[go: up one dir, main page]

JP2002531053A - Methods and reagents for analyzing nucleotide sequences of nucleic acids - Google Patents

Methods and reagents for analyzing nucleotide sequences of nucleic acids

Info

Publication number
JP2002531053A
JP2002531053A JP2000559258A JP2000559258A JP2002531053A JP 2002531053 A JP2002531053 A JP 2002531053A JP 2000559258 A JP2000559258 A JP 2000559258A JP 2000559258 A JP2000559258 A JP 2000559258A JP 2002531053 A JP2002531053 A JP 2002531053A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mixture
mass
mer
nucleotide
nucleic acid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000559258A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002531053A5 (en
Inventor
サンプソン,ジェフリー・アール
ヤキニ,ゾハール・エイチ
サンパス,ニコラス・エム
ツァレンコ,アンナ・エム
マイヤーソン,ジョエル
ウェッブ,ピーター・ジー
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Agilent Technologies Inc
Original Assignee
Agilent Technologies Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Agilent Technologies Inc filed Critical Agilent Technologies Inc
Publication of JP2002531053A publication Critical patent/JP2002531053A/en
Publication of JP2002531053A5 publication Critical patent/JP2002531053A5/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6869Methods for sequencing
    • C12Q1/6872Methods for sequencing involving mass spectrometry
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277Apparatus
    • B01J2219/00452Means for the recovery of reactants or products
    • B01J2219/00454Means for the recovery of reactants or products by chemical cleavage from the solid support
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00277Apparatus
    • B01J2219/00497Features relating to the solid phase supports
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B01J2219/0061The surface being organic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B01J2219/00612Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports the surface being inorganic
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B01J2219/00623Immobilisation or binding
    • B01J2219/00626Covalent
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00605Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being directly bound or immobilised to solid supports
    • B01J2219/00632Introduction of reactive groups to the surface
    • B01J2219/00637Introduction of reactive groups to the surface by coating it with another layer
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00583Features relative to the processes being carried out
    • B01J2219/00603Making arrays on substantially continuous surfaces
    • B01J2219/00639Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being trapped in or bound to a porous medium
    • B01J2219/00641Making arrays on substantially continuous surfaces the compounds being trapped in or bound to a porous medium the porous medium being continuous, e.g. porous oxide substrates
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01JCHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J2219/00Chemical, physical or physico-chemical processes in general; Their relevant apparatus
    • B01J2219/00274Sequential or parallel reactions; Apparatus and devices for combinatorial chemistry or for making arrays; Chemical library technology
    • B01J2219/00718Type of compounds synthesised
    • B01J2219/0072Organic compounds
    • B01J2219/00722Nucleotides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12QMEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6869Methods for sequencing
    • C12Q1/6874Methods for sequencing involving nucleic acid arrays, e.g. sequencing by hybridisation
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C40COMBINATORIAL TECHNOLOGY
    • C40BCOMBINATORIAL CHEMISTRY; LIBRARIES, e.g. CHEMICAL LIBRARIES
    • C40B40/00Libraries per se, e.g. arrays, mixtures

Landscapes

  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Zoology (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Wood Science & Technology (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Microbiology (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Biotechnology (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Genetics & Genomics (AREA)
  • Measuring Or Testing Involving Enzymes Or Micro-Organisms (AREA)
  • Other Investigation Or Analysis Of Materials By Electrical Means (AREA)

Abstract

(57)【要約】 より感度が高く、より正確であり、標的核酸配列のより高い処理解析力の必要性を満足する方法と試薬が開示されている。本方法と試薬は、概して任意の標的核酸配列に対して一般的に適用してもよく、標的配列中の突然変異の存在、位置、正体について予め情報を要求することはない。本発明の試薬は、高いレベルのカバレージ及び質量数複雑度を有する天然の、及び、質量の変更されたオリゴヌクレオチド前駆体の混合物である。天然の及び質量の変更されたオリゴヌクレオチド前駆体の混合物と、化学的または酵素的分析を用いて質量スペクトル解析、一般的には、MALDI−TOFによる解析の前にオリゴヌクレオチド前駆体の質量を変える標的核酸配列を分析するための方法が開示されている。酵素的分析は、ポリメラーゼ伸長分析またはリガーゼ分析でもよい。本発明の方法を実施するための方法も開示されている。   (57) [Summary] Methods and reagents have been disclosed that are more sensitive, more accurate, and satisfy the need for higher processing resolution of target nucleic acid sequences. The methods and reagents may generally be applied generally to any target nucleic acid sequence and do not require prior information about the presence, location, or identity of the mutation in the target sequence. The reagents of the present invention are mixtures of natural and mass-modified oligonucleotide precursors with high levels of coverage and mass number complexity. A mixture of natural and altered mass oligonucleotide precursors and mass spectrometry analysis using chemical or enzymatic analysis, generally changing the mass of the oligonucleotide precursor prior to analysis by MALDI-TOF A method for analyzing a target nucleic acid sequence is disclosed. The enzymatic assay may be a polymerase extension assay or a ligase assay. A method for performing the method of the present invention is also disclosed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の分野】FIELD OF THE INVENTION

本発明は、質量分析法によって核酸のヌクレオチド配列を解析するための方法
および試薬に関係しており、特に、高いレベルでの質量数複雑度、及び配列カバ
レージ複雑度(sequence coverage complexity)を有するオリゴヌクレオチド前駆
体の混合物である試薬を用いた、ヌクレオチド配列を解析するための方法に関係
している。
The present invention relates to methods and reagents for analyzing the nucleotide sequence of a nucleic acid by mass spectrometry, in particular oligos with high levels of mass number complexity and sequence coverage complexity. The present invention relates to a method for analyzing a nucleotide sequence using a reagent which is a mixture of nucleotide precursors.

【0002】[0002]

【発明の背景】BACKGROUND OF THE INVENTION

核酸(DNAおよびRNA)のヌクレオチド配列を決定するということは、遺
伝子の機能や制御、および、たとえば疾患の発見や疾患の管理と遺伝子との関係
を理解する上で極めて重要である。遺伝情報の解析は、生物学実験において決定
的な役割を果している。このことは、疾患に関連した基本的な遺伝的および環境
的要因、および細胞における治療薬の可能性の効果を理解するような研究に関し
て特に真実になっている。このパラダイムシフトによって生命科学産業の中で、
様々な生物資源から得られた遺伝素材を解析するために、さらに感度の優れた、
さらに正確な、さらに高い処理能力を持つ技術に対する必要性が高まってきてい
る。
Determining the nucleotide sequence of nucleic acids (DNA and RNA) is extremely important in understanding the function and control of genes and understanding, for example, the relationship between genes and disease management. Analysis of genetic information plays a decisive role in biological experiments. This is especially true for studies that understand the basic genetic and environmental factors associated with disease and the effects of therapeutic potential on cells. With this paradigm shift, in the life science industry,
In order to analyze genetic material obtained from various biological resources, more sensitive,
There is a growing need for more accurate, higher throughput technologies.

【0003】 ヒトの細胞それぞれにおける大量の核酸の配列を決定することは時間のかかる
過程なので、感度と精度を犠牲にしないような、迅速で高い処理能力を持つ解析
が常に差し迫って必要となっている。 核酸の配列を決めるために、とりわけ、
電気泳動、酵素および化学分析、アレイ技術および質量分析法を含む数多くの技
術が開発されている。
Determining the sequence of large numbers of nucleic acids in each human cell is a time-consuming process, and there is an urgent need for rapid, high-throughput analysis that does not sacrifice sensitivity and accuracy. I have. To determine the sequence of the nucleic acid, among others,
Numerous techniques have been developed, including electrophoresis, enzymatic and chemical analysis, array techniques and mass spectrometry.

【0004】 (電気泳動技術) 自動DNAシークエンサーに用いられるようなスラブあるいはキャピラリーポ
リアクリルアミド電気泳動技術は、相対的に長い(500〜700残基あるいは
塩基対)のDNA断片に関する新規の配列情報を高度な精度で提供する。電気泳
動に基づいた技術は、試料当たり大量の情報を提供するが、試料の調製と泳動の
準備に時間がかかり、そのために処理能力が限られている。
(Electrophoresis Technology) The slab or capillary polyacrylamide electrophoresis technology used in an automatic DNA sequencer is capable of enhancing novel sequence information on a relatively long (500 to 700 residues or base pairs) DNA fragment. Provide accurate accuracy. Electrophoresis-based techniques provide a large amount of information per sample, but sample preparation and preparation for electrophoresis are time consuming and therefore have limited throughput.

【0005】 (酵素的および化学的解析) 核酸の新規ヌクレオチド配列を決めるために数多くの酵素的および化学的技術
が存在する。しかしながら、各技術はそれぞれ固有の限界性を持っている。たと
えば、Maxam and Gilbert[Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74:5460(1977)]は、化
学的分解法を明らかにし、Sanger et al.[Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74:5463
(1977)]は相補鎖のプライマー伸長を利用した鎖終結法を明らかにした。この
ような技術はそれぞれ、4つの別々の反応混合物を用いて、長さについて1つの
ヌクレオチドが異なっているネストされた断片セットを作成し、完全なヌクレオ
チド配列を表す。そのサイズと末端ヌクレオチドに基づいて断片を分解すること
により、断片の順を決め、それによってヌクレオチド配列を決定する。
[0005] Enzymatic and chemical analysis There are numerous enzymatic and chemical techniques for determining novel nucleotide sequences of nucleic acids. However, each technology has its own limitations. For example, Maxam and Gilbert [Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74: 5460 (1977)] revealed a chemical degradation method and described Sanger et al. [Proc. Natl. Acad. Sci. USA 74: 5463.
(1977)] clarified a chain termination method using primer extension of a complementary strand. Each such technique uses four separate reaction mixtures to create a set of nested fragments that differ by one nucleotide in length and represent the complete nucleotide sequence. By resolving the fragments based on their size and terminal nucleotides, the order of the fragments is determined, thereby determining the nucleotide sequence.

【0006】 1本鎖構造多型(single stranded conformation polymorphism; SSCP)
解析は、類似した配列間で相対的に小さな差異を検出するのに役に立つ。その技
術は単純であり、複数の色素による検出あるいは質量タグ方式と組合せれば多様
化できる可能性があり、それによって処理能力が改善される。しかしながら、変
性勾配ゲル電気泳動(DGGE)、化学切断(CCM)、ミスマッチの酵素切断
(cleavaseを利用する)、および変性高速液体クロマトグラフィ(DHPLC)
などのような、ヘテロ2本鎖を検出するための技術のように、技術は突然変異が
標的核酸の中にあるのかどうかを示すだけで、突然変異を同定し位置を突きとめ
るには最低の情報しか得られない。
[0006] Single stranded conformation polymorphism (SSCP)
The analysis helps to detect relatively small differences between similar sequences. The technique is simple and could be diversified when combined with multiple dye detection or mass tagging, thereby improving throughput. However, denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE), chemical cleavage (CCM), enzymatic cleavage of mismatches (using cleavage), and denaturing high performance liquid chromatography (DHPLC)
The techniques, such as those for detecting heteroduplexes, such as, for example, only indicate whether the mutation is in the target nucleic acid, and are the lowest for identifying and locating the mutation. Only information can be obtained.

【0007】 リガーゼおよびポリメラーゼ伸長アッセイを用いるようなその他の技術は、別
に知られている標的核酸配列における限られた位置に突然変異があるのかどうか
を決めるのに役立つ。たとえば、米国特許第4,988,617号は、標的配列
に従って隣接したもの同志がハイブリッド形成するように設計した2つの天然オ
リゴヌクレオチドの連結を測定することによって別に知られている核酸配列にお
ける限られた位置に突然変異があるかどうかを決定するという方法を開示してい
る。米国特許第5,494,810号は、天然核酸だけを用い、別に知られてい
る核酸配列の中で、熱安定性リガーゼおよびリガーゼ鎖反応(LCR)を用いて
、特定のヌクレオチドの置換、欠失、挿入および転位を検出する方法を開示して
いる。米国特許第5,403,709号は、伸長としてのもうひとつのオリゴヌ
クレオチドと、最初の2つを一緒に連結のために支える第三の架橋オリゴヌクレ
オチドとを使用してヌクレオチド配列を決定する方法を開示し、WO97/35
033は、ポリメラーゼ伸長アッセイを用いてヌクレオチド3’の定められたプ
ライマーの同一性を決める方法を開示している。アッセイは相対的に高い処理能
力で行われてもよいが、それらは配列特異的なために、解析すべき標的毎に別々
の試薬セットが必要になる。
[0007] Other techniques, such as those using ligase and polymerase extension assays, help determine if there are mutations at limited positions in the otherwise known target nucleic acid sequence. For example, U.S. Pat. No. 4,988,617 describes a restriction in nucleic acid sequences known separately by measuring the ligation of two natural oligonucleotides designed to hybridize adjacent ones according to a target sequence. Disclosed are methods for determining whether there is a mutation at a given position. U.S. Pat. No. 5,494,810 discloses the use of only natural nucleic acids and the substitution, deletion of specific nucleotides in a known nucleic acid sequence using thermostable ligase and ligase chain reaction (LCR). Disclosed are methods for detecting loss, insertion and transposition. U.S. Patent No. 5,403,709 discloses a method of determining nucleotide sequence using another oligonucleotide as an extension and a third bridging oligonucleotide supporting the first two together for ligation. And WO97 / 35
033 discloses a method for determining the identity of a defined primer at nucleotide 3 'using a polymerase extension assay. Assays may be performed at relatively high throughput, but because they are sequence-specific, a separate set of reagents is required for each target to be analyzed.

【0008】 米国特許第5,521,065号、第4,883,750号、および第5,2
42,794号(Whiteley et al.)は、1本鎖核酸断片の混合物における標的配
列の存在あるいは非存在を調べる方法を開示している。この方法には、標的配列
の1番目の領域に相補的な1番目のプローブ、および標的配列の2番目の領域に
相補的な2番目のプローブと1本鎖核酸断片との混合物の反応が関与する。1番
目と2番目の標的領域は互いに隣接している。2つのプローブが関連する標的領
域と安定的にハイブリッド形成できるようなハイブリッド形成条件を用いる。ハ
イブリッド形成に続いて、隣接した1番目および2番目の標的領域とハイブリッ
ド形成した1番目および2番目のうち任意のプローブが連結した後で、予想され
るプローブ連結産物の存在について試料を調べる。
[0008] US Patent Nos. 5,521,065, 4,883,750, and 5,2
No. 42,794 (Whiteley et al.) Discloses a method for examining the presence or absence of a target sequence in a mixture of single-stranded nucleic acid fragments. The method involves the reaction of a first probe complementary to the first region of the target sequence and a mixture of the second probe complementary to the second region of the target sequence and a single-stranded nucleic acid fragment. I do. The first and second target regions are adjacent to each other. Hybridization conditions are used so that the two probes can stably hybridize to the relevant target region. Following hybridization, after any of the first and second probes hybridized to the adjacent first and second target regions, the sample is examined for the presence of the expected probe ligation product.

【0009】 (アレイ技術) 表面に結合したDNAプローブアレイ(array; 配列)に対するハイブリッド
形成を利用する技術は、標的核酸のヌクレオチド配列を解析するのに役立つ。こ
のような技術は、ワトソン−クリックの塩基対法則に従って水素結合を介して2
本鎖を形成するという核酸に固有の能力に頼っている。理論的に、およびある程
度実践的に、表面に結合したDNAプローブアレイに対するハイブリッド形成は
、1回の実験で相対的に大量の情報を提供することができる。たとえば、アレイ
技術によって相対的に長い(1,000残基あるいは塩基)配列において単一の
ヌクレオチド多型を同定した(Kozal, M., et al., Nature Med. 7:753-759, Ju
ly 1996)。さらにアレイ技術は、mRNA標的配列の複雑な混合物を比較分析す
ることによって、ある種の遺伝子発現の解析にも有用である(Lockart, D., et a
l., (1995) Nat. Biotech 14:1675-1680)。アレイ技術は、標的配列の特異的な
応用や特異的なセットに対して行われた場合、理に適った感度と精度を提供する
けれども、多数の、および/または異なった標的を同時に適用できるという包括
的な実施はできない。これは大部分で、プローブ/標的2本鎖を形成し、次いで
検出することが求められる相対的に長いプローブ配列が要求されるためである。
さらに、プローブ/標的2本鎖における完全に相補的なものと1つのミスマッチ
との間の熱力学的な差異が本質的に小さいために、この相対的に長いプローブを
利用により1つのヌクレオチドの差異を見つけることは困難となる。さらに検出
は、相補的な標的とプローブ配列との間の溶液拡散特性および水素結合に依存し
ている。
Array Techniques Techniques that utilize hybridization to surface-bound DNA probe arrays are useful for analyzing the nucleotide sequence of target nucleic acids. Such techniques involve two bonds via hydrogen bonding according to Watson-Crick base pairing rules.
It relies on the inherent ability of nucleic acids to form main strands. In theory, and to some extent practical, hybridization to a surface-bound DNA probe array can provide a relatively large amount of information in a single experiment. For example, array techniques have identified single nucleotide polymorphisms in relatively long (1,000 residues or bases) sequences (Kozal, M., et al., Nature Med. 7: 753-759, Ju
ly 1996). In addition, array technology is also useful for analyzing certain gene expressions by comparative analysis of complex mixtures of mRNA target sequences (Lockart, D., et al.
l., (1995) Nat. Biotech 14: 1675-1680). Array technology offers reasonable sensitivity and accuracy when performed on specific applications or specific sets of target sequences, but allows multiple and / or different targets to be applied simultaneously. It cannot be comprehensive. This is largely due to the relatively long probe sequences required to form the probe / target duplex and then be detected.
In addition, the use of this relatively long probe results in one nucleotide difference due to the inherently small thermodynamic difference between the perfectly complementary and one mismatch in the probe / target duplex. It will be difficult to find. Further, detection relies on solution diffusion properties and hydrogen bonding between complementary target and probe sequences.

【0010】 (質量分析技術) 質量分析法(MS)は核酸を含む化合物の複雑な混合物を解析するための強力
なツールである。無処理の質量を正確に決定することに加えて、いくつかの別の
MS戦略によって1次構造の情報を得ることができる。DNA解析にMSを用い
ることは、DNAの修飾の検出、DNA断片の質量決定、およびDNAの配列決
定(たとえばFields, G.B., Clinical Chemistry 43:1108(1997)を参照)に対し
て応用できる可能性を持っている。高速原子衝撃質量分析法(Fast atom bombar
dment; FAB)およびエレクトロスプレーイオン化(eclectrospray ionizatio
n; ESI)衝突−誘導解離/直列MSの両方が、DNA修飾部位の同定に応用
されてきた。
Mass Spectrometry Technology Mass Spectrometry (MS) is a powerful tool for analyzing complex mixtures of compounds, including nucleic acids. In addition to accurately determining the raw mass, several alternative MS strategies can provide primary structure information. The use of MS for DNA analysis has potential applications in detecting DNA modifications, determining the mass of DNA fragments, and sequencing DNA (see, eg, Fields, GB, Clinical Chemistry 43: 1108 (1997)). have. Fast atom bomb mass spectrometry (Fast atom bombar
dment; FAB) and electrospray ionization (eclectrospray ionizatio)
n; ESI) Both collision-induced dissociation / tandem MS have been applied to identify DNA modification sites.

【0011】 MSは核酸を含む関連した化合物の複雑な混合物を解析するのに強力なツール
であるけれども、核酸の配列を解析するためにそれを利用することは、利用でき
るイオン化法と検出方法によって限られたものとなっている。たとえば、ESI
分析計は、市販の4極質量分析計の範囲内での電荷に対する質量比を持つような
高く荷電したイオンの分布を作り出す。ESIは感度が良く、フェムトモル量の
試料で事足りるが、それは、充分なイオン化を達成するような複合電荷に頼り、
単純な核酸に対してさえ、複雑で解釈に苦しむような複合荷電したスペクトルを
生じる。
Although MS is a powerful tool for analyzing complex mixtures of related compounds, including nucleic acids, utilizing it to analyze the sequence of nucleic acids depends on the available ionization and detection methods. It is limited. For example, ESI
The analyzer creates a distribution of highly charged ions with a mass to charge ratio within the range of a commercially available quadrupole mass spectrometer. ESI is sensitive and requires only femtomolar amounts of sample, but relies on complex charges to achieve sufficient ionization,
Even for simple nucleic acids, it produces complex, complex-to-interpretation charged spectra.

【0012】 飛行時間(time of flight; TOF)質量分析器に関連して用いられるマトリ
ックス補助レーザー脱離イオン化(matrix-assisted laser desorption ionizat
ion; MALDI)は、相対的に広い質量幅で、高い解像度(質量5,000で
m/Δm≦1.0)および 試料採取速度(1秒当たり1試料まで)を持つために、核酸の配列決定に大きな
可能性を持っている。1つの態様では、MALDIは大きな質量の生体分子をイ
オン化し、容易に解析するという、ESIおよびFABを越えた利点を提供する
。さらに、ESIに比べて、MALDIは大部分単独で荷電する種である。
[0012] Matrix-assisted laser desorption ionization used in connection with a time of flight (TOF) mass spectrometer
ion; MALDI) has a relatively wide mass range, high resolution (m / Δm ≦ 1.0 at 5,000 mass) and sampling rate (up to 1 sample per second), so that the sequence of nucleic acid The decision has great potential. In one aspect, MALDI offers the advantage over ESI and FAB of ionizing and easily analyzing large mass biomolecules. In addition, compared to ESI, MALDI is a largely single-charged species.

【0013】 しかしながら一般にMALDIによるDNA解析では、高い分子量のDNA断
片の解像不足、DNAの不安定性、および試料調製試薬による干渉に悩まされる
可能性がある。MALDIは高い分子量のイオンに対しては大きな動態エネルギ
ーを与えるために、オリゴヌクレオチドが長ければ長いほど、広がった、強度の
弱いシグナルになってしまう。高い分子量の核酸を解析するために用いられる可
能性はあるけれども、MALDI−TOFは核酸のバックボーンを切断し、その
結果スペクトルはさらに複雑になってしまう。結果的には、MALDI−TOF
によって現在解析できる核酸配列の長さは、約100塩基あるいは100残基に
限られている。Wang et al.(WO98/03684)は、「原料の断片化」を
うまく利用しており、核酸検体の配列を決定するために遅延パルスイオン抽出法
とそれを結び付けている。
However, in general, DNA analysis by MALDI may suffer from insufficient resolution of high molecular weight DNA fragments, instability of DNA, and interference by sample preparation reagents. Because MALDI gives large kinetic energies to high molecular weight ions, the longer the oligonucleotide, the broader and less intense the signal. Although potentially used to analyze high molecular weight nucleic acids, MALDI-TOF cuts the nucleic acid backbone, which further complicates the spectrum. As a result, MALDI-TOF
The length of the nucleic acid sequence that can be analyzed at present is limited to about 100 bases or 100 residues. Wang et al. (WO 98/03684) makes good use of "material fragmentation" and combines it with delayed pulsed ion extraction to determine the sequence of nucleic acid analytes.

【0014】 質量分析法による解析のために、標準配列決定法をうまく利用して標的の断片
を作成する数多くの方法が開示されている。たとえば、米国特許第5,288,
644号(Beavis ら)、米国特許第5,547,835号(Koster)、および米
国特許第5,622,824号(Koster)は、エキソヌクレアーゼ分解あるいはS
angerの標準的な配列決定法のどちらかによって作成されたラダー状の標的のM
ALDI−TOFを用いて標的核酸の配列を決める方法を開示している。Beavis
は未知の配列を持ったDNA片を作るためにDNA断片のいろいろなセットを用
いる異なった塩基特異的反応を利用するDNA配列決定法を議論している。DN
A断片のいろいろなセットはそれぞれ、共通の素性を持ち、未知の配列によって
特別の塩基で終結している。いろいろなセットのDNA断片の分子量をそれぞれ
MALDI質量分析計で測定し、次いで、それを用いてDNA配列を推定する。
[0014] Numerous methods have been disclosed for the successful use of standard sequencing methods to generate target fragments for analysis by mass spectrometry. For example, US Pat. No. 5,288,
No. 644 (Beavis et al.), US Pat. No. 5,547,835 (Koster), and US Pat. No. 5,622,824 (Koster) disclose exonuclease digestion or S
Ladder-like target M generated by either of anger's standard sequencing methods
A method for determining the sequence of a target nucleic acid using ALDI-TOF is disclosed. Beavis
Discuss DNA sequencing methods that utilize different base-specific reactions using different sets of DNA fragments to produce pieces of DNA with unknown sequence. DN
Each of the different sets of A fragments has a common identity and is terminated at a particular base by an unknown sequence. The molecular weights of the different sets of DNA fragments are each measured with a MALDI mass spectrometer and then used to deduce the DNA sequence.

【0015】 Kosterは Sangerの配列決定戦略を利用し、MALDIあるいはESI質量分
析法のような質量分析法を用いていろいろな分子量を介した塩基特異的鎖終結に
よって得られたネストされた断片を分析することによって配列情報を組み立てて
いる。この方法は、鋳型をビオチンで標識し、ストレプトアビジンを塗した磁
気ビーズに結合するという固相配列決定法に結び付けられている。この方法によ
って、21個のプライマーを用いてp53遺伝子のエクソン5および8の配列を
決定することができた(Fu et al., Nat, Biotechnol 16:381 (1998)。オリゴヌ
クレオチドプライマー、鎖終結ヌクレオチド三リン酸および/または鎖伸長ヌク
レオチド三リン酸において質量変更を導入すること、およびタグ特異的プローブ
と差別化した質量のものをハイブリッド形成することによって多様化できる統合
タグ配列を用いることによって、処理能力を高めることができる(米国特許第5
,547,835号)。しかしながら、このような方法はすべて、標的配列に関
するある程度の事前知識あるいはプライマー結合部位として作用するための既知
配列の導入が必要であることに気付くのは重要なことである。
[0015] Koster used Sanger's sequencing strategy to analyze nested fragments obtained by base-specific chain termination through various molecular weights using mass spectrometry such as MALDI or ESI mass spectrometry. By doing so, the sequence information is assembled. This method has been linked to solid phase sequencing in which the template is labeled with biotin and bound to streptavidin-coated magnetic beads. By this method, the sequence of exons 5 and 8 of the p53 gene could be determined using 21 primers (Fu et al., Nat, Biotechnol 16: 381 (1998). Oligonucleotide primers, chain terminating nucleotides) Processing by introducing mass alterations in triphosphates and / or chain-extending nucleotide triphosphates, and by using an integrated tag sequence that can be diversified by hybridizing the differentiated mass with a tag-specific probe Ability (US Patent No. 5
, 547,835). However, it is important to note that all such methods require some prior knowledge of the target sequence or the introduction of a known sequence to act as a primer binding site.

【0016】 少なくとも突然変異の存在、位置、および/あるいは正体に関して先験的に何
らかの情報が判っているような、別に知られている配列において突然変異の存在
、位置および正体を決めるような酵素アッセイと共に質量分析法を利用する試み
が行われてきた。たとえば、米国特許第5,605,798号は、関心のある既
知領域に隣接した既知の標的分子に相補的なDNAプライマーが質量タグの付い
たジデオキシヌクレオチドの存在下でDNAポリメラーゼにより伸長されるよう
な方法を開示している。次いでジデオキシ伸長DNAの質量を分析することによ
って突然変異の正体を決定してる。多様化法は、ジデオキシヌクレオチドにより
伸長することによって定められた部位において可能性のある突然変異/変異を検
出し、同時にどの特異的ジデオキシヌクレオチドが取り込まれたのかを決定する
ために有用であることが明らかにされている。
[0016] Enzyme assays that determine the presence, location and identity of a mutation in a sequence that is known separately, such that at least some information is known a priori as to the presence, location and / or identity of the mutation Attempts have been made to use mass spectrometry together with. For example, US Pat. No. 5,605,798 discloses that a DNA primer complementary to a known target molecule adjacent to a known region of interest is extended by a DNA polymerase in the presence of a mass-tagged dideoxynucleotide. Methods are disclosed. The identity of the mutation is then determined by analyzing the mass of the dideoxy-extended DNA. The diversification method may be useful for detecting potential mutations / mutations at defined sites by extension by dideoxynucleotides, and at the same time determining which specific dideoxynucleotides have been incorporated. It has been revealed.

【0017】 核酸の質量分析的解析において前述したような不足している点に取り組む試み
が行われてきた。たとえば、Gut(WO96/28691)は、MS分析にさら
に適しているように核酸のリン酸ジエステルの交換特性を変える方法を開示して
いる。断片化に対して核酸を安定化するような修飾ヌクレオチドを導入する方法
も説明されている(Schneider and Chait, Nucleic Acids Res, 23, 1570(1995),
Tang et al., J Am. Soc. Mass Spectrom. 8, 218-224, 1997)。
Attempts have been made to address the shortcomings described above in the mass spectrometric analysis of nucleic acids. For example, Gut (WO 96/28691) discloses a method for altering the exchange properties of phosphodiester phosphodiesters of nucleic acids to make them more suitable for MS analysis. Methods for introducing modified nucleotides that stabilize nucleic acids against fragmentation have also been described (Schneider and Chait, Nucleic Acids Res, 23, 1570 (1995),
Tang et al., J Am. Soc. Mass Spectrom. 8, 218-224, 1997).

【0018】 前述した不充分な点のいくつかに取り組むために、切断できない質量タグも利
用されている。たとえば、日本特許第59−131909号は、電気泳動、液体
クロマトグラフィおよび高速ゲル濾過によって分画された核酸断片を検出するよ
うな質量分析法の設計を開示し、そこでは、原子が核酸に取り込まれる。通常は
、核酸には存在しないような原子は、イオウ、臭素、ヨウ素、銀、金、プラチナ
および水銀である。
To address some of the deficiencies mentioned above, non-cleavable mass tags have also been utilized. For example, Japanese Patent No. 59-131909 discloses the design of a mass spectrometry method to detect nucleic acid fragments fractionated by electrophoresis, liquid chromatography and high-speed gel filtration, where atoms are incorporated into nucleic acids. . Usually, the atoms that are not present in nucleic acids are sulfur, bromine, iodine, silver, gold, platinum and mercury.

【0019】 核酸のMS分析と関連した問題をいくつか回避するために、切断できる質量タ
グが利用されてきた。たとえば、PCT出願WO95/04160(Southern, e
t al.)は、質量分析技術を用いてレポーター基を含んでいる、切断できる質量タ
グの付いたオリゴヌクレオチドと表面にDNAを結合したプロ−プとの間の標的
が介在する連結を用いて標的核酸の配列を解析する間接的方法を開示している。
決定すべき配列をまず、固相支持体に取り付けたオリゴヌクレオチドとハイブリ
ッド形成させる。上述のハイブリッドが付いている固相支持体を、任意の長さの
あらゆる配列を含むライブラリーを形成するコードされたオリゴヌクレオチド試
薬の溶液でインキュベートする。リガーゼを入れて支持体上のオリゴヌクレオチ
ドがオリゴヌクレオチドに隣接する標的とハイブリッドを形成するライブラリー
のメンバーと連結できるようにする。連結しなかった試薬は洗浄によって除く。
オリゴヌクレオチドに連結されたライブラリーのメンバーの一部であるリンカー
が壊れてタグを外す。それを回収して質量分析法によって解析する。
To circumvent some of the problems associated with MS analysis of nucleic acids, cleavable mass tags have been utilized. For example, PCT application WO 95/04160 (Southern, e
t al.) employs a target-mediated ligation between a cleavable mass-tagged oligonucleotide containing a reporter group using mass spectroscopy techniques and a DNA-bound protein attached surface. An indirect method for analyzing the sequence of a target nucleic acid is disclosed.
The sequence to be determined is first hybridized to an oligonucleotide attached to a solid support. The solid support with the hybrid described above is incubated with a solution of the encoded oligonucleotide reagent forming a library containing any sequence of any length. A ligase is provided to allow the oligonucleotide on the support to ligate to members of the library that hybridize with the target adjacent to the oligonucleotide. Unbound reagents are removed by washing.
The linker, which is part of the library member linked to the oligonucleotide, breaks and removes the tag. It is collected and analyzed by mass spectrometry.

【0020】 上述の技術に共通している焦点は、標的配列のある部分が判っている単一の決
定法で済ますことができるように標的部位(標的間あるいは標的内のいずれか)
の数を増やす方法を提供することである。この多重化するというテーマは、上述
の特許出願の教示においては直接述べられている、あるいは含蓄されていること
である。ハイブリッド形成のプローブ、あるいは伸長あるいは連結のためのプラ
イマーとして1以上のオリゴヌクレオチドの使用は、関心のある部位を囲んでい
る配列によって定められ、従って特異的な適用である。このように、Southern
によって開示された質量タグ技術の例外と共に、上述したオリゴヌクレオチド試
薬は、標的配列という点で一般的ではなく、それぞれ定められた適用について作
成しなければならない。そういうものとして、多重化して調べるということにお
いて用いられる異なったオリゴヌクレオチドの数は一般に、理論的に配列が完全
なセットの小さなサブセットにすぎない。配列が完全なセットによって提供され
る理論的カバレージ(coverage)に対する特定のオリゴヌクレオチド混合物によっ
て提供される現実の配列カバレージの比率は、混合物カバレージ複雑度(the mix
ture coverage complexity)として定義される(以下の議論参照)。たとえば、
説明されている多くの方法において(すなわち米国特許第5,605,798、
WO92/15712およびWO97/35033)、プローブの長さは、特異
的な適用および検出方法に依存して8個から20個のヌクレオチドに変化する。
配列が完全なセットにおけるプローブの数は、式4Lで説明することができ、L
はプローブの長さに等しい。従って8量体のヌクレオチドプローブは、配列が完
全なセットでは48あるいは65,536のメンバーを持つことになる。多重化
決定法において調べる部位の数が約500の場合、それは、上述した型の技術に
関する単一決定法におけるオリゴヌクレオチドプローブ数について理に適った上
限であるが、調べている8量体のヌクレオチドプローブ混合物の混合物カバレー
ジ複雑度(the mixture coverage complexity)(下記の議論参照)は、500/
65,536あるいは約1/130に等しいものとなる。しかしながらほとんど
の場合、プローブは15〜20個のヌクレオチドの長さである。この長さが増す
ことは、特定の標的配列に対するプローブの特異性を保証するが、プローブ混合
物の混合物カバレージ複雑度を有意に小さくしてしまう。従って、上述した多重
化した方法や応用の型にとって、調べているオリゴヌクレオチド混合物は標的配
列カバレージに関して配列を完成するようには設計されていないし、従って一般
的な試薬であると考えることはできなかった。
The focus common to the above described techniques is that the target site (either between or within targets) can be determined in a single determination where some portion of the target sequence is known.
Is to provide a way to increase the number of This theme of multiplexing is directly stated or implied in the teachings of the above-mentioned patent application. The use of one or more oligonucleotides as hybridization probes or primers for extension or ligation is defined by the sequence surrounding the site of interest, and is therefore a specific application. Thus, Southern
The oligonucleotide reagents described above, with the exception of the mass tag technology disclosed by R.G., are not general in terms of target sequence and must be made for each defined application. As such, the number of different oligonucleotides used in multiplexing studies is generally only a small subset of the theoretically complete set. The ratio of the actual sequence coverage provided by a particular oligonucleotide mixture to the theoretical coverage provided by the complete set is the mixture coverage complexity (the mix
ture coverage complexity) (see discussion below). For example,
In many of the methods described (ie, US Pat. No. 5,605,798,
(WO 92/15712 and WO 97/35033), the length of the probe varies from 8 to 20 nucleotides depending on the specific application and detection method.
The number of probes in the complete sequence set can be described by equation 4 L , where L
Is equal to the length of the probe. Therefore octamer nucleotides probe sequence will have a member of 4 8 or 65,536 a complete set. If the number of sites to be examined in the multiplex determination is about 500, which is a reasonable upper limit on the number of oligonucleotide probes in a single determination for a technique of the type described above, the nucleotide of the octamer being examined The mixture coverage complexity of the probe mixture (see discussion below) is 500 /
65,536 or about 1/130. However, in most cases, probes are 15-20 nucleotides in length. This increase in length guarantees the specificity of the probe for a particular target sequence, but significantly reduces the mixture coverage complexity of the probe mixture. Thus, for the multiplexed methods and types of applications described above, the oligonucleotide mixture under investigation is not designed to complete the sequence with respect to target sequence coverage and therefore cannot be considered a common reagent. Was.

【0021】 アレイに基づいた多くの配列決定法の目的は、標的核酸配列の中の「短い単語
」の内容、すなわち、存在するすべてのオリゴヌクレオチド配列を決定すること
である。たとえば、表面に結合したDNAプローブアレイに対するハイブリッド
形成を用いた技術では、特定の長さのオリゴヌクレオチドのセットを基質上の空
間的に異なった位置に並べてアレイを形成し、標的配列は、アレイとハイブリッ
ドを形成することができる。(たとえば米国特許第5,202,231号、米国
特許第5,492,806号、および米国特許第5,695,940号を参照)
。配列における短い単語の1つに相補的な短い単語を含む部位に標的配列が結合
する。オリゴヌクレオチドプローブの連続したセットで表面に結合した標的をプ
ローブするための方法はほかにも開示されている(たとえば米国特許第5,20
2,231号、米国特許第5,492,806号、および米国特許第5,695
,940号を参照)。蛍光測定などを介してハイブリッド形成の位置を同定する
こと、あるいはプローブであるオリゴヌクレオチドとの同一性を知ることによっ
て、標的核酸配列の正確な短い単語の内容を理論的に決定することができる。こ
の情報は次に標的核酸の配列を再構築するのに用いることができる(たとえば、
Pevzner, P. A., J. Biomolecular Structure Dynamics 7, 63(1989), Pevzner,
P.A., et al., J. Biomolecular Structure Dynamics 9, 399(1991), Ukkonen,
E., Theoretical Computer Science 92, 191(1992)を参照)。しかしながら、
未知の標的における短い単語の内容を一般的に決定するためには、オリゴヌクレ
オチドプローブの配列を相対的に完全にしたセットが必要になることを強調する
のは重要なことである。
The purpose of many array-based sequencing methods is to determine the content of “short words” in the target nucleic acid sequence, ie, all oligonucleotide sequences present. For example, in a technique using hybridization to a DNA probe array bound to a surface, a set of oligonucleotides of a specific length are arranged at spatially different positions on a substrate to form an array, and a target sequence is defined as an array. Hybrids can be formed. (See, for example, US Pat. Nos. 5,202,231, 5,492,806, and 5,695,940)
. The target sequence binds to a site containing a short word that is complementary to one of the short words in the sequence. Other methods for probing surface-bound targets with a continuous set of oligonucleotide probes have been disclosed (eg, US Pat. No. 5,20).
No. 2,231, U.S. Pat. No. 5,492,806, and U.S. Pat. No. 5,695.
940). By identifying the location of hybridization via fluorescence measurements or the like, or knowing its identity with the oligonucleotide probe, the exact short word content of the target nucleic acid sequence can be theoretically determined. This information can then be used to reconstruct the sequence of the target nucleic acid (eg,
Pevzner, PA, J. Biomolecular Structure Dynamics 7, 63 (1989), Pevzner,
PA, et al., J. Biomolecular Structure Dynamics 9, 399 (1991), Ukkonen,
E., Theoretical Computer Science 92, 191 (1992)). However,
It is important to emphasize that in order to generally determine the content of short words in unknown targets, a relatively complete set of oligonucleotide probe sequences is required.

【0022】 標的核酸配列における短い単語の内容を同定するような技術は、新規配列決定
、再配列決定、突然変異の検出および突然変異による変化の検出などのような応
用に有用である。標的配列の長さが増すにつれて、成功率、あるいはそれを用い
て分析を行う可能性のある成功率は減少する。突然変異の検出のようなある種の
応用は、質的な情報のみを必要としているので、その成功率は、新規配列決定の
ように量的な情報を必要とする応用に関する成功率に比べて概して高い。たとえ
ば、2、3の単語の反復の存在は、新規配列決定の成功率を大きく減らすが、突
然変異の検出に関する成功率にはさほど影響しないだろう。その他の応用では、
実質的な事前情報が短い単語の内容を解釈する手助けとして利用でき、従って結
果の成功率が高まる。
Techniques such as identifying short word content in a target nucleic acid sequence are useful for applications such as novel sequencing, resequencing, detecting mutations, and detecting changes due to mutations. As the length of the target sequence increases, the success rate, or success rate with which it can be analyzed, decreases. Certain applications, such as mutation detection, require only qualitative information, so their success rate is lower than that of applications that require quantitative information, such as novel sequencing. Generally high. For example, the presence of a few word repeats will greatly reduce the success rate of new sequencing, but will not significantly affect the success rate for detecting mutations. In other applications,
Substantial prior information is available to help interpret the content of the short word, thus increasing the success rate of the result.

【0023】 本発明の目的は、質量分析法を用いて標的核酸における短い単語の内容を決定
することである。しかしながら、質量スペクトルの中の特定の質量の存在は、可
能性のある多くの核酸の1つが存在することを示すにすぎないので、そのような
解析の成功率は相対的に低いものと予測されている。たとえば、天然のヌクレオ
チドだけを用いて、GGCTTTAという配列をGCTTTAGという配列から
質量によって区別し、2,142原子質量単位における質量ピークの存在は、少
なくとも、混合物の中にTが3つ、Gが2つ、Aが1つおよびCが1つでできた
核酸配列が1つ存在することを単に示すにすぎない。曖昧さは質量の偶然の一致
によってさらに混乱させられる。たとえば、2,193における質量ピークは、
Aが6個とTが1個、あるいはAが1個、Cが2個、Gが3個とTが1個を含む
核酸配列からの情報を含んでいる可能性がある。本発明の目的は、標的核酸配列
における短い単語の内容の中でこのような型の曖昧さを減らすことである。
It is an object of the present invention to determine the content of short words in a target nucleic acid using mass spectrometry. However, the success rate of such analyzes is expected to be relatively low, as the presence of a particular mass in the mass spectrum only indicates that one of many potential nucleic acids is present. ing. For example, using only natural nucleotides, the sequence GGCTTTA is distinguished from the sequence GCTTTAG by mass, and the presence of a mass peak at 2,142 atomic mass units indicates that at least three T and two G in the mixture. It simply indicates that there is one nucleic acid sequence consisting of one A and one C. Ambiguity is further confused by the coincidence of masses. For example, the mass peak at 2,193 is
It may contain information from a nucleic acid sequence containing 6 A and 1 T, or 1 A, 2 C, 3 G and 1 T. It is an object of the present invention to reduce such type ambiguity in the content of short words in target nucleic acid sequences.

【0024】 (発明の概要) 本発明は、高解像度質量分析技術によって解析できる短い単語の形状において
標的核酸を再現する試薬と方法に関する。試薬と方法は、一般的なオリゴヌクレ
オチド前駆体混合物(X量体の前駆体混合物)と酵素過程を利用して、定められ
た混合物の中で標的核酸に相補的なこのようなX量体ヌクレオチドの前駆体のみ
の長さを変え、付随的に質量を変えるものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to reagents and methods for reproducing target nucleic acids in short word shapes that can be analyzed by high resolution mass spectrometry techniques. Reagents and methods utilize common oligonucleotide precursor mixtures (precursor mixtures of X-mers) and enzymatic processes to make such X-mer nucleotides complementary to the target nucleic acid in a defined mixture. Only the length of the precursor is changed, and the mass is concomitantly changed.

【0025】 本発明の1つの態様は、核酸の質量スペクトルを直接分析するための混合物で
ある。混合物は、天然のもの、および最低3個のヌクレオチドを持つ、質量を変
更したX量体ヌクレオチドの前駆体を含む。最小の混合物カバレージ複雑度(C
M)は、混合物中の異なったX量体ヌクレオチドの数で56を割って得られる
ものである。X量体ヌクレオチド前駆体の長さは、各X量体ヌクレオチド前駆体
について個々独立に選択することができる。混合物の質量数複雑度(MNC)は
、混合物の任意の天然同等物における質量数複雑度よりも大きい。混合物中のX
量体ヌクレオチド前駆体はそれぞれ1つの化学種で表される。
One aspect of the present invention is a mixture for directly analyzing a mass spectrum of a nucleic acid. The mixture includes natural and precursors of X-mer nucleotides with altered mass, having a minimum of 3 nucleotides. Minimum mixture coverage complexity (C
CM ) is obtained by dividing 56 by the number of different X-mer nucleotides in the mixture. The length of the X-mer nucleotide precursor can be independently selected for each X-mer nucleotide precursor. The mass number complexity (MNC) of the mixture is greater than the mass number complexity of any natural equivalent of the mixture. X in the mixture
Each of the dimeric nucleotide precursors is represented by one chemical species.

【0026】 発明のもう1つの態様は、標的核酸配列を解析する方法である。X量体ヌクレ
オチド前駆体の混合物は、標的核酸配列とハイブリッド形成される。混合物は、
最低3個のヌクレオチドを持つ天然の、および、質量を変更したX量体のヌクレ
オチド前駆体を含み、混合物における異なったX量体の数で56を割って得られ
る最小の混合物カバレージ複雑度を有する。X量体ヌクレオチド前駆体の長さは
、各X量体ヌクレオチド前駆体について独立に選択することができる。混合物中
のX量体ヌクレオチド前駆体は、それぞれ1つの化学種で表される。ハイブリッ
ドは、標的配列が介在する反応においてハイブリッドのX量体ヌクレオチド前駆
体の質量を変えるように処理される。質量分析法によって前段階の産物を解析す
る。
Another aspect of the invention is a method for analyzing a target nucleic acid sequence. The mixture of X-mer nucleotide precursors is hybridized to the target nucleic acid sequence. The mixture is
Includes natural and mass-modified X-mer nucleotide precursors with a minimum of 3 nucleotides and has the minimum mixture coverage complexity obtained by dividing 56 by the number of different X-mers in the mixture . The length of the X-mer nucleotide precursor can be independently selected for each X-mer nucleotide precursor. The X-mer nucleotide precursors in the mixture are each represented by one chemical species. The hybrid is processed to alter the mass of the X-mer nucleotide precursor of the hybrid in a target sequence mediated reaction. Analyze the previous product by mass spectrometry.

【0027】 本発明のもう1つの態様は、3’末端および5’末端を持つ標的核酸配列を解
析する方法に関する。標的核酸配列は、アレイにおいて多様な核酸プローブとハ
イブリッドを形成する。アレイは表面と、多様な核酸配列プローブを含む。プロ
ーブはそれぞれ、表面に付着した切断できるリンカーおよび3’末端と末端5’
リン酸を持つ核酸配列を含み、核酸の3’末端は、切断できるリンカーに付着し
ている。X量体ヌクレオチド前駆体の混合物は、標的核酸配列とハイブリッドを
形成される。混合物は、最低3個のヌクレオチドを持つ天然の、および、質量を
変更したX量体のヌクレオチド前駆体を持ち、混合物における異なったX量体ヌ
クレオチドの数で56を割って得られる最小の混合物カバレージ複雑度を有する
。X量体ヌクレオチド前駆体の長さは、各X量体ヌクレオチド前駆体について独
立に選択することができる。混合物中のX量体ヌクレオチド前駆体はそれぞれ1
つの化学種で表される。末端5’リン酸に隣接した位置でハイブリッド形成した
X量体ヌクレオチド前駆体は、表面に結合したプローブと連結して、それに付着
した標的核酸配列によりハイブリッド形成した前駆体/プローブ複合体を形成す
る。複合体は切断できるリンカーで切断し、質量分析法で解析する。
Another aspect of the present invention relates to a method for analyzing a target nucleic acid sequence having a 3 ′ end and a 5 ′ end. The target nucleic acid sequence hybridizes with the various nucleic acid probes on the array. The array includes a surface and various nucleic acid sequence probes. The probes each had a cleavable linker attached to the surface and 3 ′ and 5 ′ ends.
It comprises a nucleic acid sequence having a phosphate, the 3 'end of the nucleic acid being attached to a cleavable linker. The mixture of X-mer nucleotide precursors is hybridized to the target nucleic acid sequence. The mixture has native and mass-modified X-mer nucleotide precursors with a minimum of 3 nucleotides and the minimum mixture coverage obtained by dividing 56 by the number of different X-mer nucleotides in the mixture. Has complexity. The length of the X-mer nucleotide precursor can be independently selected for each X-mer nucleotide precursor. The X-mer nucleotide precursor in the mixture is 1
Represented by two chemical species. The X-mer nucleotide precursor hybridized at a position adjacent to the terminal 5 'phosphate is linked to a surface-bound probe to form a hybridized precursor / probe complex with the target nucleic acid sequence attached thereto. . The complex is cleaved with a cleavable linker and analyzed by mass spectrometry.

【0028】 発明のもう1つの態様は、上述の方法を実行するためのキットである。キット
は、上述したような混合物、DNAポリメラーゼ活性を持つ酵素、および天然の
鎖終結三リン酸からなるグループから選択された多様なヌクレオチドを含んでな
る。
Another aspect of the invention is a kit for performing the above method. The kit comprises various nucleotides selected from the group consisting of a mixture as described above, an enzyme having DNA polymerase activity, and a natural chain-terminated triphosphate.

【0029】 本発明のもう1つの実施例は、上の方法を実行するためのキットである。キッ
トは、上述の混合物、DNAポリメラーゼ活性を持つ酵素、および質量を変更し
た、鎖終結三リン酸からなるグループから選択された多様なヌクレオチドを含ん
でなる。
Another embodiment of the present invention is a kit for performing the above method. The kit comprises various nucleotides selected from the group consisting of the mixture described above, an enzyme having DNA polymerase activity, and a chain-terminated triphosphate with altered mass.

【0030】 本発明のもう1つの実施例は、上の方法を実行するためのキットである。キッ
トは、上述の混合物、DNAポリメラーゼ活性を持つ酵素、天然鎖終結三リン酸
からなるグループから選択された多様なヌクレオチド、および多様な伸長ヌクレ
オチド三リン酸を含んでなる。
[0030] Another embodiment of the present invention is a kit for performing the above method. The kit comprises the mixture described above, an enzyme having DNA polymerase activity, various nucleotides selected from the group consisting of natural chain-terminated triphosphates, and various extended nucleotide triphosphates.

【0031】 本発明のもう1つの実施例は、上の方法を実行するためのキットである。キッ
トは、上述の混合物、DNAポリメラーゼ活性を持つ酵素、質量を変更した、鎖
終結三リン酸からなるグループから選択された多様なヌクレオチド、および多様
な伸長ヌクレオチド三リン酸を含んでなる。
Another embodiment of the present invention is a kit for performing the above method. The kit comprises the mixture described above, an enzyme having DNA polymerase activity, various nucleotides selected from the group consisting of altered mass, chain terminated triphosphates, and various extended nucleotide triphosphates.

【0032】 発明のもう1つの実施例は、上の方法を実行するためのキットである。キット
は、上述のような混合物、DNAポリメラーゼ活性を持つ酵素、質量を変更した
、鎖終結三リン酸からなるグループから選択された多様なヌクレオチド、多様な
伸長ヌクレオチド三リン酸、およびヌクレアーゼを含んでなる。
[0032] Another embodiment of the invention is a kit for performing the above method. The kit comprises a mixture as described above, an enzyme having DNA polymerase activity, a modified nucleotide, a variety of nucleotides selected from the group consisting of chain-terminated triphosphates, a variety of extended nucleotide triphosphates, and a nuclease. Become.

【0033】 発明のもう1つの実施例は、上の方法を実行するためのキットである。キット
は、上述のような混合物、DNAポリメラーゼ活性を持つ酵素、天然の、および
チオリン酸伸長ヌクレオチド三リン酸からなるグループから選択された多様なヌ
クレオチド、および質量を変更した鎖終結三リン酸を含んでなる。
[0033] Another embodiment of the invention is a kit for performing the above method. The kit comprises a mixture as described above, an enzyme having DNA polymerase activity, various nucleotides selected from the group consisting of natural and thiophosphate-extended nucleotide triphosphates, and a chain-terminated triphosphate with altered mass. It becomes.

【0034】 発明のもう1つの実施例は、上の方法を実行するためのキットである。キット
は、上述のような混合物、DNAポリメラーゼ活性を持つ酵素、天然の、および
チオリン酸伸長ヌクレオチド三リン酸からなるグループから選択された多様なヌ
クレオチド、質量を変更した鎖終結三リン酸、および5’エクソヌクレアーゼを
含んでなる。
[0034] Another embodiment of the invention is a kit for performing the above method. The kit comprises a mixture as described above, an enzyme having DNA polymerase activity, various nucleotides selected from the group consisting of native and thiophosphate-extended nucleotide triphosphates, a chain-terminated triphosphate with altered mass, and 5 'Exonuclease.

【0035】 発明のもう1つの実施例は、上の方法を実行するためのキットである。キット
は、上述のような混合物およびDNAリガーゼを含んでなる。
[0035] Another embodiment of the invention is a kit for performing the above method. The kit comprises the mixture as described above and DNA ligase.

【0036】 発明のもう1つの実施例は、上の方法を実行するためのキットである。キット
は、上述のような混合物および縮合剤を含んでなる。
[0036] Another embodiment of the invention is a kit for performing the above method. The kit comprises a mixture as described above and a condensing agent.

【0037】 発明のもう1つの実施例は、上の方法を実行するためのキットである。キット
は、上述のような混合物、DNAリガーゼ、およびアレイとを含んでなり、アレ
イは、表面と、その表面に付着した切断できるリンカーと3’末端と末端5’リ
ン酸を有する多様な核酸配列プローブとを含んでなり、核酸配列の3’末端が切
断できるリンカーに付着されている。
[0037] Another embodiment of the invention is a kit for performing the above method. The kit comprises a mixture as described above, a DNA ligase, and an array, wherein the array comprises a surface, a cleavable linker attached to the surface, and various nucleic acid sequences having a 3 'end and a terminal 5' phosphate. And a probe, wherein the 3 'end of the nucleic acid sequence is attached to a cleavable linker.

【0038】 発明のもう1つの実施例は、上の方法を実行するためのキットである。キット
は、上述のような混合物、濃縮剤、およびアレイとを含んでなり、アレイは、表
面とその表面に付着した切断できるリンカーと3’末端と末端5’リン酸を持つ
核酸配列とを有する核酸配列プローブを含み、核酸配列の3’末端が切断できる
リンカーに付着している。
[0038] Another embodiment of the invention is a kit for performing the above method. The kit comprises a mixture, a concentrating agent, and an array as described above, the array having a surface, a cleavable linker attached to the surface, and a nucleic acid sequence having a 3 'end and a terminal 5' phosphate. It contains a nucleic acid sequence probe and the 3 'end of the nucleic acid sequence is attached to a cleavable linker.

【0039】 (発明の詳細な説明) (定義) 本明細書および後に続く請求項において、以下の意味を持つよう定義すべき数
多くの用語に参考を添える。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Definitions In this specification and the claims that follow, reference is made to a number of terms that are to be defined to have the following meanings.

【0040】 「ポリヌクレオチド」あるいは「核酸」という用語は、ヌクレオチド重合体あ
るいは核酸ポリマーである化合物あるいは組成物のことをいう。ポリヌクレオチ
ドは天然の化合物あるいは合成の化合物でよい。ポリヌクレオチドは、約20か
ら5,000,000以上のヌクレオチドを持つことができる。さらに大きなポ
リヌクレオチドは一般に天然に見られる。単離した状態では、ポリヌクレオチド
は、約30から50、000のヌクレオチドを持ち、通例は約100から20,
000のヌクレオチドを持ち、さらに頻繁には500から10,000のヌクレ
オチドを持つことができる。従って、天然状態からのポリヌクレオチドの単離で
は、断片化が起きることが多いのは明らかなことである。長い標的核酸配列、特
にRNAをハイブリッド形成に先だって断片化することは、競合的な分子内構造
を減らすために有用である。
The term “polynucleotide” or “nucleic acid” refers to a compound or composition that is a nucleotide or nucleic acid polymer. The polynucleotide may be a natural or synthetic compound. Polynucleotides can have from about 20 to 5,000,000 or more nucleotides. Larger polynucleotides are generally found in nature. As isolated, the polynucleotide has about 30 to 50,000 nucleotides, and typically about 100 to 20,000 nucleotides.
It can have 000 nucleotides, and more often from 500 to 10,000 nucleotides. Thus, it is clear that fragmentation often occurs in the isolation of polynucleotides from the natural state. Fragmentation of long target nucleic acid sequences, particularly RNA, prior to hybridization is useful for reducing competitive intramolecular structures.

【0041】 ポリヌクレオチドは、tRNA、mRNA、rRNA、ミトコンドリアDNA
とRNA、葉緑体DNAとRNA、DNA/RNAハイブリッド、あるいはその
混合物を含むRNA、遺伝子、染色体、プラスミド、コスミド、および微生物、
たとえば、細菌、酵母、ファージ、染色体、ウイルス、ウイロイド、カビ、真菌
、植物、動物ヒトなどのような生物素材のゲノムを含むDNA(dsDNAおよ
びssDNA)およびRNAを含む精製されたあるいは精製されていない形状の
いかなる素材からの核酸およびその断片も含んでいる。ポリヌクレオチドは、生
物試料のような複合混合物の小さな分画にすぎない。また、鎌形赤血球貧血のヘ
モグロビン遺伝子、のう胞性線維症遺伝子、癌遺伝子、cDNAなどのような遺
伝子も含まれる。
Polynucleotides include tRNA, mRNA, rRNA, mitochondrial DNA
RNA, genes, chromosomes, plasmids, cosmids, and microorganisms, including chloroplast DNA and RNA, DNA / RNA hybrids, or mixtures thereof;
For example, purified or unpurified, including DNA (dsDNA and ssDNA) and RNA containing the genome of biological materials such as bacteria, yeast, phage, chromosomes, viruses, viroids, molds, fungi, plants, animal humans, etc. Includes nucleic acids and fragments thereof from any source material. Polynucleotides are only a small fraction of a complex mixture, such as a biological sample. Also included are genes such as the hemoglobin gene for sickle cell anemia, cystic fibrosis gene, oncogene, cDNA and the like.

【0042】 ポリヌクレオチドは技術上周知の方法によって様々な生物素材から得ることが
できる。ポリヌクレオチドを、適当な部位で切断して、たとえば、制限エンドヌ
クレアーゼあるいは部位特異的な化学切断法で処理することによって切断して、
標的ヌクレオチド配列を含む断片を得てもよい。
[0042] Polynucleotides can be obtained from various biological sources by methods well known in the art. A polynucleotide is cleaved at an appropriate site, for example, by treatment with a restriction endonuclease or a site-specific chemical cleavage method,
A fragment containing the target nucleotide sequence may be obtained.

【0043】 発明の目的のために、ポリヌクレオチドから得たポリヌクレオチドあるいは切
断した断片は、通例少なくとも部分的に変性させるか、1本鎖にするか、あるい
は変性または1本鎖になるように処理をする。そのような処理は技術上周知であ
り、たとえば、熱あるいはアルカリ処理、あるいは1本鎖の酵素的分解が含まれ
る。たとえば、dsDNAを90℃から100℃で約1分から10分の間加熱す
ることにより、変性素材を作成することができる。
For the purposes of the invention, polynucleotides or truncated fragments obtained from polynucleotides are typically at least partially denatured, single stranded, or treated to be denatured or single stranded. do. Such treatments are well known in the art and include, for example, heat or alkali treatment, or single-stranded enzymatic degradation. For example, a denatured material can be made by heating dsDNA at 90 ° C. to 100 ° C. for about 1 to 10 minutes.

【0044】 核酸は、ポリメラーゼ鎖反応(PCR)、非対称PCR、リガーゼ鎖反応(L
CR)等のようなin vitro複製および/あるいは増幅法によって作成し
てもよい。核酸は1本鎖でも2本鎖でもよい。発明の方法におけるハイブリッド
形成段階においては、オリゴヌクレオチド前駆体に対して競合するような相補鎖
を欠くので、1本鎖核酸が好ましい。
[0044] Nucleic acids can be used in polymerase chain reaction (PCR), asymmetric PCR, ligase chain reaction (L
CR) and the like, and may be made by in vitro replication and / or amplification methods. The nucleic acid may be single-stranded or double-stranded. Single-stranded nucleic acids are preferred in the hybridization step of the method of the invention because they lack complementary strands that compete for the oligonucleotide precursor.

【0045】 「標的核酸配列」という語句は、通例ポリヌクレオチドの一部あるいは全部の
中に含まれる同定すべき、検出すべき、あるいは解析すべき核酸の配列のことを
いう。本発明においては、標的ヌクレオチド配列の正体は判っていても判ってい
なくてもよい。標的ヌクレオチド配列とハイブリッド形成できるような様々な配
列、およびプローブやプライマーのようなオリゴヌクレオチドの様々な配列、お
よび本発明などによる方法を実施するために必要なそのほかの分子を充分準備で
きるように、標的ヌクレオチド配列の正体はある程度知られている可能性がある
The phrase “target nucleic acid sequence” generally refers to the sequence of a nucleic acid to be identified, detected, or analyzed, contained in part or all of a polynucleotide. In the present invention, the identity of the target nucleotide sequence may or may not be known. In order to be able to sufficiently prepare various sequences capable of hybridizing with the target nucleotide sequence, and various sequences of oligonucleotides such as probes and primers, and other molecules necessary for performing the method according to the present invention, etc. The identity of the target nucleotide sequence may be known to some extent.

【0046】 標的配列は通例、約30から5,000以上のヌクレオチドを含んでおり、好
ましくは50から1、000のヌクレオチドを含んでいる。標的ヌクレオチド配
列は一般に大きな分子の分画であり、あるいは実質的には上述したようなポリヌ
クレオチド全体の分子であってもよい。標的ヌクレオチド配列におけるヌクレオ
チドの最低数は、試料中の標的ポリヌクレオチドの存在が、試料中にポリヌクレ
オチドが存在していることの特異的な指標となるように選択する。標的ヌクレオ
チド配列におけるヌクレオチドの最大数は、通例いくつかの要因によって左右さ
れる。すなわち、それが由来するポリヌクレオチドの長さ、切断あるいは単離中
のその他の過程におけるそのようなポリヌクレオチドの壊れ易さ、解析のための
試料調製に必要な処理効率(たとえば、DNA鋳型からRNAへの転写)、およ
び適当なところでの標的ヌクレオチド配列の同定、検出、増幅、および/あるい
はそのほかの解析における効率などである。
The target sequence typically contains from about 30 to 5,000 or more nucleotides, and preferably contains from 50 to 1,000 nucleotides. The target nucleotide sequence is generally a fraction of a large molecule, or may be a molecule of the entire polynucleotide, substantially as described above. The minimum number of nucleotides in the target nucleotide sequence is selected such that the presence of the target polynucleotide in the sample is a specific indicator of the presence of the polynucleotide in the sample. The maximum number of nucleotides in a target nucleotide sequence usually depends on several factors. That is, the length of the polynucleotide from which it is derived, the fragility of such polynucleotides during cleavage or other steps during isolation, the processing efficiencies required for sample preparation for analysis (eg, from DNA template to RNA Transcription, and efficiency in identifying, detecting, amplifying, and / or otherwise analyzing the target nucleotide sequence where appropriate.

【0047】 「オリゴヌクレオチド」という用語はポリヌクレオチドのことを言い、通例は
1本鎖で合成ポリヌクレオチドであるが、天然に存在するポリヌクレオチドでも
よい。オリゴヌクレオチドの長さは一般に、たとえば、プローブ、プライマー、
X量体ヌクレオチドなどのような、その特別な役割によって左右される。オリゴ
ヌクレオチドの調製には様々な技術を用いることができる。そのようなオリゴヌ
クレオチドは生物合成あるいは化学合成によって得ることができる。短いオリゴ
ヌクレオチド(約100個のヌクレオチドまで)については、化学合成の方が生
物合成よりも経済的なことが多い。経済性に加えて化学合成によって、特別な合
成段階において低分子量化合物および/または修飾した塩基を取りこむような都
合の良い方法が提供される。さらに、化学合成は、標的ポリヌクレオチド結合配
列の長さや領域の選択において極めて柔軟性が高い。オリゴヌクレオチドは、市
販の自動核酸シンセサイザーにおいて用いられるような標準的な方法によって合
成することができる。適当に修飾したガラスや樹脂上でDNAを化学的に合成す
ると表面に共有結合したDNAを得ることができる。このことは洗浄や試料の煮
沸に利点を与えている。オリゴヌクレオチド合成の方法には、ホスホルアミデー
ト技術(Caruthers, M. H., et al., "Methods in Enzymology" Vol. 154, pp287
-314(1988))と同様に リン酸三エステルおよびリン酸ジエステル法(Narang, et
al.,(1979) Meth. Enzymol. 68:90)、および支持体上での合成(Beaucage, et a
l., (1981) Tetrahedron Letters 22:1859-1862)、および "Synthesis and Appl
ication of DAN and RNA" S. A. Narang, editor, Academic Press, New York,
1987に記載されているその他に含まれ、これらの文献は、参照することにより本
明細書野市部とする。ガラス表面に結合したオリゴヌクレオチドの、空間的に取
り扱い可能なアレイを光触刻法を介して化学的に合成する方法はA. C. Pease et
al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA (1994) 91:5022-5026に記載されている。
The term “oligonucleotide” refers to a polynucleotide, which is typically a single-stranded, synthetic polynucleotide, but may be a naturally occurring polynucleotide. The length of the oligonucleotide will generally be, for example, probe, primer,
It depends on its special role, such as X-mer nucleotides. Various techniques can be used to prepare the oligonucleotide. Such oligonucleotides can be obtained by biological or chemical synthesis. For short oligonucleotides (up to about 100 nucleotides), chemical synthesis is often more economical than biological synthesis. In addition to economics, chemical synthesis provides a convenient way to incorporate low molecular weight compounds and / or modified bases in particular synthetic steps. Furthermore, chemical synthesis is extremely flexible in selecting the length and region of the target polynucleotide binding sequence. Oligonucleotides can be synthesized by standard methods, such as those used in commercially available automated nucleic acid synthesizers. When DNA is chemically synthesized on appropriately modified glass or resin, DNA covalently bonded to the surface can be obtained. This provides advantages for washing and boiling the sample. Oligonucleotide synthesis methods include phosphoramidate technology (Caruthers, MH, et al., "Methods in Enzymology" Vol. 154, pp287).
-314 (1988)) and the phosphate triester and phosphate diester methods (Narang, et al.).
al., (1979) Meth. Enzymol. 68:90), and synthesis on a support (Beaucage, et a
l., (1981) Tetrahedron Letters 22: 1859-1862), and "Synthesis and Appl.
ication of DAN and RNA "SA Narang, editor, Academic Press, New York,
These references, among others, described in 1987, are hereby incorporated by reference. The method of chemically synthesizing a spatially tractable array of oligonucleotides bound to a glass surface via photolithography is described in AC Pease et.
Natl. Acad. Sci. USA (1994) 91: 5022-5026.

【0048】 「X量体ヌクレオチド」という用語は、定められた長さ、通例は少なくとも3
個のヌクレオチド、好ましくは4から14個のヌクレオチドおよび通例は5から
7個のヌクレオチドの長さを持つオリゴヌクレオチドのことをいう。
The term “X-mer nucleotide” refers to a defined length, typically at least 3
Refers to an oligonucleotide having a length of 4 nucleotides, preferably 4 to 14 nucleotides and usually 5 to 7 nucleotides.

【0049】 「X量体ヌクレオチド前駆体」という語句は、標的核酸配列の一部に相補的な
核酸配列についていう「オリゴヌクレオチド前駆体」のことである。オリゴヌク
レオチド前駆体は、リン架橋(たとえば、リン酸ジエステル、アルキルおよびア
リルリン酸、ホスホロチオネート、リン酸三エステル)あるいは非リン架橋(た
とえばペプチド、スルファミン酸その他)により結合したヌクレオシドモノマー
の配列である。それらは、環状、鎖状、あるいは直鎖状の1本鎖DNAおよび1
本鎖RNAの天然あるいは合成分子で、任意選択的に、2次構造を安定化するよ
うなドメイン(たとえば幹とループ、およびループ−幹−ループ構造)を含めて
もよい。オリゴヌクレオチド前駆体は3’末端と5’末端を含んでいる。この語
句はωによって表される。
The phrase “X-mer nucleotide precursor” refers to “oligonucleotide precursor” with reference to a nucleic acid sequence that is complementary to a portion of the target nucleic acid sequence. The oligonucleotide precursor may be a sequence of nucleoside monomers linked by a phosphorus bridge (eg, phosphodiester, alkyl and allyl phosphates, phosphorothionates, phosphate triesters) or non-phosphorus bridges (eg, peptides, sulfamic acid, etc.). is there. They include circular, linear, or linear single-stranded DNAs and single-stranded DNAs.
The natural or synthetic molecule of the present stranded RNA may optionally include domains that stabilize the secondary structure (eg, stem and loop, and loop-stem-loop structures). The oligonucleotide precursor contains a 3 'end and a 5' end. This phrase is represented by ω.

【0050】 「混合物」という用語は、2つ以上の物質の物理的な混合物のことをいう。こ
の用語はΩによって表される。
The term “mixture” refers to a physical mixture of two or more substances. This term is represented by Ω.

【0051】 「オリゴヌクレオチドプローブ」という語句は、別のオリゴヌクレオチドある
いは標的ヌクレオチド配列のようなポリヌクレオチドの一部に結合するために用
いられるオリゴヌクレオチドのことをいう。オリゴヌクレオチドプローブの設計
と作成は一般に、それらが結合する配列に依存している。
The phrase “oligonucleotide probe” refers to an oligonucleotide used to bind another oligonucleotide or a portion of a polynucleotide, such as a target nucleotide sequence. The design and construction of oligonucleotide probes generally depends on the sequence to which they bind.

【0052】 「オリゴヌクレオチドプライマー」という語句は、通例たとえば核酸の増幅に
おけるような、ポリヌクレオチド鋳型の鎖伸長に用いられるオリゴヌクレオチド
のことをいう。オリゴヌクレオチドプライマーは、3’末端に標的ポリヌクレオ
チドの定められた配列とハイブリッド形成できるような配列を含んだ、通例は1
本鎖の合成ヌクレオチドである。通例、オリゴヌクレオチドプライマーは、定め
られた配列あるいはプライマー結合部位に対して、少なくとも80%、好ましく
は90%、さらに好ましくは95%、最も好ましくは100%の相補性を持って
いる。オリゴヌクレオチドプライマーのハイブリッド形成できる配列のヌクレオ
チド数については、オリゴヌクレオチドプライマーをハイブリッド形成させる厳
密性の条件が、過度のランダムな非特異的ハイブリッド形成を防ぐようにすべき
である。通例、オリゴヌクレオチドプライマーにおけるヌクレオチドの数は、少
なくとも標的ポリヌクレオチドの定められたヌクレオチドと同数で、すなわち少
なくとも10個のヌクレオチドであり、好ましくは15個のヌクレオチド、一般
的には、10から200個、好ましくは20から50個のヌクレオチドである。
The phrase “oligonucleotide primer” generally refers to an oligonucleotide used for chain extension of a polynucleotide template, for example, in the amplification of nucleic acids. Oligonucleotide primers contain a sequence at the 3 'end that allows hybridization to a defined sequence of the target polynucleotide, typically 1
It is a single-stranded synthetic nucleotide. Typically, oligonucleotide primers have at least 80%, preferably 90%, more preferably 95%, and most preferably 100% complementarity to a defined sequence or primer binding site. With respect to the number of nucleotides in the sequence to which the oligonucleotide primer can hybridize, the stringency conditions under which the oligonucleotide primer will hybridize should prevent excessive random non-specific hybridization. Typically, the number of nucleotides in the oligonucleotide primer is at least as many as the defined nucleotides of the target polynucleotide, ie, at least 10 nucleotides, preferably 15 nucleotides, generally 10 to 200, Preferably it is 20 to 50 nucleotides.

【0053】 「ヌクレオシド三リン酸」という語句は、5’−三リン酸置換基を持っている
ヌクレオシドのことをいう。ヌクレオシドは、通例デオキシリボースあるいはリ
ボースである五炭糖の1’炭素原子にプリンあるいはピリミジン誘導体の窒素を
含む塩基が共有結合した、五炭糖誘導体である。プリン塩基には、アデニン(A
)、グアニン(G)、イノシン(I)およびその誘導体と類縁体が含まれる。ピ
リミジン塩基には、シトシン(C)、チミン(T)、ウラシル(U)およびその
誘導体と類縁体が含まれる。ヌクレオシド三リン酸には、4つの一般的なデオキ
シリボヌクレオシド三リン酸、dATP、dCTP、dGTPおよびdTTPの
ようなデオキシリボヌクレオシド三リン酸、および4つの一般的な三リン酸、r
ATP、rCTP、rGTPおよびrTTPのようなリボヌクレオシド三リン酸
が含まれる。「ヌクレオシド三リン酸」という用語にはまた、それらの誘導体お
よび類縁体も含まれ、誘導体にはなっていないヌクレオシド三リン酸と同様の様
式で認識され、重合化される誘導体がその例となる。
The phrase “nucleoside triphosphate” refers to a nucleoside having a 5′-triphosphate substituent. Nucleosides are pentose derivatives in which the base containing the nitrogen of the purine or pyrimidine derivative is covalently bonded to the 1 'carbon atom of the pentose, typically deoxyribose or ribose. Purine bases include adenine (A
), Guanine (G), inosine (I) and its derivatives and analogs. Pyrimidine bases include cytosine (C), thymine (T), uracil (U) and derivatives and analogs thereof. Nucleoside triphosphates include four common deoxyribonucleoside triphosphates, deoxyribonucleoside triphosphates such as dATP, dCTP, dGTP and dTTP, and four common triphosphates, r
Ribonucleoside triphosphates such as ATP, rCTP, rGTP and rTTP are included. The term "nucleoside triphosphate" also includes derivatives and analogs thereof, examples of which include derivatives that are recognized and polymerized in a manner similar to underivatized nucleoside triphosphates. .

【0054】 「ヌクレオチド」あるいは「ヌクレオチド塩基」あるいは「塩基」という用語
は、核酸ポリマー、すなわちDNAおよびRNAの単量体である、塩基−糖−リ
ン酸の組合せのことをいう。ここで用いられる用語は、以下に定義されるような
修飾されたヌクレオチドを含んでいる。一般に、その用語は、5’位でリン酸化
され、β−グリコシルC1’−N結合を介して糖のC−1’位でプリン塩基ある
いはピリミジン塩基のどちらかを持っている環状フラノース配糖体型の糖(RN
Aにおけるβ−D−リボースおよびDNAにおけるβ−D−2’デオキシリボー
ス)を含む化合物のいかなるものも指している。このような用語は、交換可能で
あり、bによって表される。ヌクレオチドは、とりわけ、修飾された塩基(たと
えばメチルシトシン)および修飾された糖(たとえば、2’−O−メチルリボシ
ル、2’−O−メチルエチルリボシル、2’−フルオロリボシル、2’−アミノ
リボシルなど)で修飾したヌクレオシドを持つヌクレオチドを含む質量を変更し
たヌクレオチドを含み、天然のものでも合成されたものでもよい。
The term “nucleotide” or “nucleotide base” or “base” refers to a nucleic acid polymer, a base-sugar-phosphate combination that is a monomer of DNA and RNA. The terms used herein include modified nucleotides as defined below. In general, the term refers to a cyclic furanose glycoside form that is phosphorylated at the 5 ′ position and has either a purine or pyrimidine base at the C-1 ′ position of the sugar via a β-glycosyl C1′-N bond. Sugar (RN
(A-D-ribose in A and β-D-2'deoxyribose in DNA). Such terms are interchangeable and are denoted by b. Nucleotides include, inter alia, modified bases (eg, methylcytosine) and modified sugars (eg, 2′-O-methylribosyl, 2′-O-methylethylribosyl, 2′-fluororibosyl, 2′-aminoribosyl) And the like, and may include a nucleotide having a modified mass, including a nucleotide having a nucleoside modified with a nucleoside, and may be a natural or synthetic nucleotide.

【0055】 「DNA」という用語はデオキシリボ核酸のことをいう。[0055] The term "DNA" refers to deoxyribonucleic acid.

【0056】 「RNA」という用語はリボ核酸のことをいう。The term “RNA” refers to ribonucleic acid.

【0057】 「天然のヌクレオチド」という用語は、デオキシシチジル酸(pdC)、デオ
キシアデニル酸(pdA)、デオキシグアニル酸(pdG)、およびデオキシチ
ミジル酸(pdT)を含むように定められている細胞性DNAの基本構造を形成
するような、およびデオキシシチジル酸(pdC)、デオキシアデニル酸(pd
A)、デオキシグアニル酸(pdG)、およびデオキシウリジル酸(pdU)を
含むように定められている細胞性RNAの基本構造を形成するような、ヌクレオ
チドのことをいう。pdUはpdTの天然の同等物であると見なされている。
The term “natural nucleotide” is defined as a cell that contains deoxycytidylic acid (pdC), deoxyadenylic acid (pdA), deoxyguanylic acid (pdG), and deoxythymidylic acid (pdT). To form the basic structure of sex DNA, and deoxycytidylic acid (pdC), deoxyadenylic acid (pd
A) Refers to nucleotides that form the basic structure of cellular RNA defined to include deoxyguanylic acid (pdG) and deoxyuridylic acid (pdU). pdU is considered to be the natural equivalent of pdT.

【0058】 「天然のヌクレオチド塩基」という用語は、細胞性DNAおよびRNAの中に
見られるプリンおよびピリミジン型塩基のことをいい、細胞性DNAにはシトシ
ン(C)、アデニン(A)、グアニン(G)およびチミン(T)が含まれ、細胞
性RNAには(C)、アデニン(A)、グアニン(G)およびウラシル(U)が
含まれる。UはTの天然の同等物であると見なされている。
The term “natural nucleotide bases” refers to purine and pyrimidine-type bases found in cellular DNA and RNA, including cytosine (C), adenine (A), guanine ( G) and thymine (T), and cellular RNAs include (C), adenine (A), guanine (G) and uracil (U). U is considered to be the natural equivalent of T.

【0059】 「修飾されたヌクレオチド」という語句は、修飾された塩基、糖、あるいはリ
ン酸を含む核酸ポリマーにおける単位のことをいう。修飾されたヌクレオチドは
、核酸ポリマーの一部として、あるいは核酸ポリマーに修飾されたヌクレオチド
を取り込む前にヌクレオチドを化学修飾することによって作ることができる。た
とえば、オリゴヌクレオチドの合成について上述した方法を用いてもよい。別の
方法では、修飾したヌクレオシド三リン酸を増幅反応の最中にポリマー鎖に取り
込むことによって修飾したヌクレオチドを作成することができる。修飾したヌク
レオチドの例としては、例示のするためのものであって、限定することを意図す
るものではないが、ジデオキシヌクレオチド、ビオチン化した誘導体や類縁体、
アミン修飾、アルキル化、蛍光標識等が含まれ、またホスホロチオエート、亜リ
ン酸塩、環原子で修飾された誘導体などが含まれる。
The phrase “modified nucleotide” refers to a unit in a nucleic acid polymer that includes a modified base, sugar, or phosphate. Modified nucleotides can be made as part of the nucleic acid polymer or by chemically modifying the nucleotide prior to incorporating the modified nucleotide into the nucleic acid polymer. For example, the methods described above for oligonucleotide synthesis may be used. Alternatively, modified nucleotides can be made by incorporating the modified nucleoside triphosphate into the polymer strand during the amplification reaction. Examples of modified nucleotides are for illustrative purposes and are not intended to be limiting, but dideoxynucleotides, biotinylated derivatives and analogs,
Includes amine modifications, alkylations, fluorescent labels, etc., and also includes phosphorothioates, phosphites, derivatives modified with ring atoms, and the like.

【0060】 「ワトソン−クリック塩基対」という用語は、“Principles of Nucleic Acid
Structure"; Wolfran Saenger, Springer-Verlag, Berlin(1984)で定義されて
いる基準法則を持っている水素結合のドナーとアクセプターの特別なパターンの
水素結合によって2つの塩基が水素結合していることをいう。
The term “Watson-Crick base pair” refers to “Principles of Nucleic Acid
Structure "; Wolfran Saenger, Springer-Verlag, Berlin (1984) that the two bases are hydrogen-bonded by a special pattern of hydrogen-bonded donor and acceptor hydrogen bonding that has the canonical rule defined by Berlin. Say.

【0061】 ヌクレオチド塩基bの「塩基対特異性」という語句は、塩基がワトソン−クリ
ック塩基対を形成するような数多くの天然のヌクレオチド塩基のことをいう。こ
の用語は、Sbp(b)で示される。たとえば、4つの天然のヌクレオチドについ
てのSbp(b)は、以下の通りである;Sbp(A)=1、Sbp(G)=1、Sbp (C)=1、およびSbp(T)=1である。
The phrase “base pair specificity” of nucleotide base b refers to a number of naturally occurring nucleotide bases such that the bases form Watson-Crick base pairs. This term is denoted by S bp (b). For example, S bp (b) for four natural nucleotides is as follows: S bp (A) = 1, S bp (G) = 1, S bp (C) = 1, and S bp ( T) = 1.

【0062】 「ヌクレオチドの天然相補物」という語句は、ワトソン−クリック塩基対法則
に従ってヌクレオチドが最も好ましく塩基対を形成できるような天然の塩基のこ
とをいう。ヌクレオチドが複数の天然塩基と同等の親和性で塩基対を組め、ある
いは、別の環境で別の天然塩基対と最良の塩基対を組める場合、ヌクレオチドは
、複数の天然塩基対相補物を持つと考えられる。
The phrase “natural complement of nucleotides” refers to natural bases that allow nucleotides to form base pairs most preferably according to Watson-Crick base pairing rules. A nucleotide has multiple natural base pair complements if it can base pair with the same affinity as multiple natural bases, or can form the best base pair with another natural base pair in another environment. Conceivable.

【0063】 「ヌクレオチドの天然同等物」という語句は、ヌクレオチドの天然相補物の天
然相補物のことをいう。ヌクレオチドが複数の天然相補物を持つ場合、それは、
複数の天然同等物を持つと考えられる。
The phrase “natural equivalent of a nucleotide” refers to the natural complement of a natural complement of a nucleotide. If the nucleotide has more than one natural complement,
It is believed to have multiple natural equivalents.

【0064】 「オリゴヌクレオチド前駆体の天然同等物」という語句は、各ヌクレオチドが
天然のヌクレオチド同等物で置き変えられているオリゴヌクレオチド前駆体のこ
とをいう。1つか複数の元々のヌクレオチドが複数の天然同等物を持つ場合、オ
リゴヌクレオチド前駆体は複数の天然同等物を持つと考えられ、同等物は置換し
うるあらゆる組合せから選択される。語句はNE(ω)で示される。
The phrase “natural equivalent of an oligonucleotide precursor” refers to an oligonucleotide precursor in which each nucleotide has been replaced with a natural nucleotide equivalent. If one or more of the original nucleotides has more than one natural equivalent, the oligonucleotide precursor is considered to have more than one natural equivalent, and the equivalent is selected from any combination that can be substituted. Words are denoted by NE (ω).

【0065】 「ヌクレオシド」という用語は、塩基−糖の組合せ、あるいはリン酸部分を欠
くヌクレオチドである。
The term “nucleoside” is a nucleotide that lacks a base-sugar combination or a phosphate moiety.

【0066】 「鎖終結ヌクレオシド三リン酸」は、鎖伸長反応においてオリゴヌクレオチド
プライマーに付加することはできるが、鎖伸長を受けることはできないヌクレオ
シド三リン酸のことをいう。例示であって限定を意図するものではないが、4つ
の標準ジデオキシヌクレオチド三リン酸、質量を変更したジデオキシヌクレオチ
ド三リン酸の類縁体、天然のおよび質量を変更したジデオキシヌクレオチド三リ
ン酸のチオ類縁体、アラビノース、3’−アミノ、3’−アジド、3’−フルオ
ロ誘導体などがある。
“Chain-terminated nucleoside triphosphate” refers to a nucleoside triphosphate that can be added to an oligonucleotide primer in a chain extension reaction, but cannot undergo chain extension. By way of example, and not by way of limitation, four standard dideoxynucleotide triphosphates, analogs of modified dideoxynucleotide triphosphates, thio analogs of natural and modified dideoxynucleotide triphosphates , Arabinose, 3'-amino, 3'-azide, 3'-fluoro derivatives and the like.

【0067】 「ジデオキシヌクレオチド三リン酸」という語句は、4つの基本的な天然ジデ
オキシヌクレオチド三リン酸(DNAについてはddATP、ddGTP、dd
CTPおよびddTTP、およびRNAについてはddATP、ddGTP、d
dCTPおよびddUTP)および質量を変更したジデオキシヌクレオチド三リ
ン酸のことをいい、それらを含んでいる。この用語はddNTPで表される。
The phrase “dideoxynucleotide triphosphate” refers to the four basic natural dideoxynucleotide triphosphates (ddATP, ddGTP, dd for DNA)
DdATP, ddGTP, d for CTP and ddTTP, and RNA
dCTP and ddUTP) and dideoxynucleotide triphosphates with altered masses and include these. This term is represented by ddNTP.

【0068】 「伸長ヌクレオシド三リン酸」という語句は、天然のデオキシヌクレオシド三
リン酸、修飾したデオキシヌクレオチド三リン酸、質量を変更したデオキシヌク
レオシド三リン酸、5’(α)ホスホチオエート、および関係ある部分がここで
参考として取り入れられる米国特許第5,171,534号および米国特許第5
,547,835号に開示されているような天然および質量を変更したデオキシ
およびリボヌクレオシド三リン酸などの5’−N(α−ホスホルアミデート)類
縁体のことをいい、それらを含んでいる。
The phrase “extended nucleoside triphosphate” refers to natural deoxynucleoside triphosphates, modified deoxynucleotide triphosphates, modified mass deoxynucleoside triphosphates, 5 ′ (α) phosphothioate, and related U.S. Pat. No. 5,171,534 and U.S. Pat. No. 5,171,534, the portions of which are incorporated herein by reference.
And 5'-N (α-phosphoramidate) analogs, such as natural and altered mass deoxy and ribonucleoside triphosphates, as disclosed in US Pat. I have.

【0069】 「ヌクレオチドポリメラーゼ」という語句は、伸長がそれらに相補的であるDN
AあるいはRNAの鋳型に沿ってポリヌクレオチドの伸長を形成するための触媒
のことで、通例は酵素である。ヌクレオチドポリメラーゼは鋳型依存性のポリヌ
クレオチドポリメラーゼであり、基本骨格としてヌクレオシド三リン酸を利用し
、ポリヌクレオチドの3’末端を伸長してポリヌクレオチドの鋳型に相補的な配
列を提供する。通例、触媒はDNAポリメラーゼのような酵素であり、たとえば
、原核細胞DNAポリメラーゼ(I、II、あるいはIII)、T4DNAポリ
メラーゼ、T7DNAポリメラーゼ、 大腸菌DNAポリメラーゼ(Klenow断片
3’−5’エクソ)、逆転写酵素、VentDNAポリメラーゼ、PfuDNA
ポリメラーゼ、TaqDNAポリメラーゼ、BstDNAポリメラーゼ、など、
あるいはT3およびT7RNAポリメラーゼのようなRNAポリメラーゼである
。ポリメラーゼ酵素は、細胞、大腸菌のような細菌、植物、動物、ウイルス、高
温細菌などのいかなる素材から得てもよい。
The phrase “nucleotide polymerase” refers to a DN whose extension is complementary to them.
A or A: A catalyst for forming a polynucleotide extension along an RNA template, usually an enzyme. Nucleotide polymerases are template-dependent polynucleotide polymerases that utilize nucleoside triphosphates as the basic backbone and extend the 3 'end of the polynucleotide to provide a sequence complementary to the polynucleotide template. Typically, the catalyst is an enzyme such as a DNA polymerase, for example, prokaryotic DNA polymerase (I, II, or III), T4 DNA polymerase, T7 DNA polymerase, E. coli DNA polymerase (Klenow fragment 3'-5'exo), reverse transcription. Enzyme, Vent DNA polymerase, Pfu DNA
Polymerase, Taq DNA polymerase, Bst DNA polymerase, etc.
Alternatively, it is an RNA polymerase such as T3 and T7 RNA polymerase. The polymerase enzyme may be obtained from any source, such as cells, bacteria such as E. coli, plants, animals, viruses, thermophilic bacteria, and the like.

【0070】 核酸およびポリヌクレオチドの「増幅」は、核酸あるいはポリヌクレオチド分
子の1つか複数のコピーを形成する(指数的増幅)、あるいは核酸あるいはポリ
ヌクレオチドの相補物だけを1つか複数コピーする(線形的増幅)ような方法で
ある。増幅の方法には、ポリメラーゼ鎖反応(PCR)が含まれ、それは、変性
、オリゴヌクレオチドプライマーのアニーリングおよびプライマーの伸長という
サイクルの反復に基づいて、好熱性鋳型依存的ポリヌクレオチドポリメラーゼに
より、プライマーに隣接したポリヌクレオチド検体における望ましい配列のコピ
ーの指数的増加を得るものである。DNA鎖で向かい合ってアニーリングする2
つの異なったプライマーを置き、ポリメラーゼが触媒して伸長した一方のプライ
マー産物が他方の鋳型鎖として作用するようにして、オリゴヌクレオチドプライ
マーの5’末端間の距離で限定される長さの別々の2本鎖断片を蓄積させる。そ
のような増幅を実行するための試薬には、オリゴヌクレオチドプライマー、ヌク
レオチドポリメラーゼ、 たとえばデオキシアデノシン三リン酸(dATP)、
デオキシグアノシン三リン酸(dGTP)、デオキシシチジン三リン酸(dCT
P)およびデオキシチミジン三リン酸(dTTP)のようなヌクレオシド三リン
酸が含まれる。そのほかの増幅方法には、1つのオリゴヌクレオチドプライマー
を用いた1本鎖ポリヌクレオチドの増幅、リガーゼ鎖反応(LCR)、増幅に基
づいた核酸配列法(NASBA)、Q−ベータ−レプリカーゼ法および3SRが
含まれる。
“Amplification” of nucleic acids and polynucleotides refers to the formation of one or more copies of a nucleic acid or polynucleotide molecule (exponential amplification), or one or more copies of the complement of a nucleic acid or polynucleotide alone (linear). Amplification). Methods of amplification include the polymerase chain reaction (PCR), which is based on the repetition of a cycle of denaturation, annealing of oligonucleotide primers, and extension of primers, resulting in the flanking of primers by a thermophilic template-dependent polynucleotide polymerase. To obtain an exponential increase in the copy of the desired sequence in the isolated polynucleotide sample. Annealing facing each other with DNA strands 2
The two different primers were placed and separated by a distance defined by the distance between the 5 'ends of the oligonucleotide primers, such that one primer product catalyzed and extended by the polymerase served as the template strand for the other. Accumulate the main chain fragment. Reagents for performing such amplification include oligonucleotide primers, nucleotide polymerases such as deoxyadenosine triphosphate (dATP),
Deoxyguanosine triphosphate (dGTP), deoxycytidine triphosphate (dCT
P) and nucleoside triphosphates such as deoxythymidine triphosphate (dTTP). Other amplification methods include single-stranded polynucleotide amplification using one oligonucleotide primer, ligase chain reaction (LCR), amplification-based nucleic acid sequencing (NASBA), Q-beta-replicase and 3SR. included.

【0071】 ヌクレオチド配列という文脈のもとで、「ハイブリッド形成(ハイブリッド形
成する)」および「結合する」という用語は、本明細書では互いに交換できるよ
うに用いられる。2つのヌクレオチド配列が互いにハイブリッド形成できる能力
は2つのヌクレオチド配列の相補性の程度に基づいており、言い換えるならば、
一致した相補的ヌクレオチド対の分画に基づいている。任意の配列におけるヌク
レオチドがほかの配列に対して相補的であればあるほど、厳密な条件でハイブリ
ッド形成ができ、2つの配列の結合は特異性の高いものになる。厳密性は、温度
を高くし、共溶媒の比率を増し、塩濃度を低くすることなどによって高くするこ
とができる。
In the context of nucleotide sequences, the terms “hybridize (hybridize)” and “bind” are used interchangeably herein. The ability of two nucleotide sequences to hybridize to each other is based on the degree of complementarity of the two nucleotide sequences, in other words,
Based on fractionation of matched complementary nucleotide pairs. The more complementary a nucleotide in any sequence is to another sequence, the more it will be able to hybridize under stringent conditions and the more specific the binding of the two sequences will be. Stringency can be increased by increasing the temperature, increasing the proportion of co-solvent, decreasing the salt concentration, and the like.

【0072】 「相補的」、「相補物」あるいは「相補的な核酸配列」という用語は、ワトソ
ン−クリック塩基対法則によってもう一方の核酸鎖における塩基配列に関係する
ような核酸鎖のことをいう。一般に、1つの配列がもう一方の配列に逆平行とい
う意味で結合できる場合に2つの配列は相補的であり、そこでは、3’末端はそ
れぞれもう一方の配列の5’末端と結合し、一方の配列のA、T(U)、Gおよ
びCはもう一方の配列ではそれぞれT(U)、A、CおよびGとして並んでいる
。RNA配列では相補的なG/UあるいはU/G塩基対も含めることができる。
The terms “complementary,” “complement,” or “complementary nucleic acid sequence” refer to a nucleic acid strand that is related to a base sequence in another nucleic acid strand by Watson-Crick base pairing rules. . In general, two sequences are complementary if one sequence can be joined in the antiparallel sense to the other sequence, wherein the 3 'end is each linked to the 5' end of the other sequence and A, T (U), G, and C of the sequence are arranged as T (U), A, C, and G, respectively, in the other sequence. The RNA sequence can also include complementary G / U or U / G base pairs.

【0073】 「ハイブリッド」という用語は、相補的なヌクレオチド間で水素結合によて形
成された2本鎖核酸分子のことをいう。「ハイブリッド形成する」という用語は
、相補的なヌクレオチド間で水素結合を介して1本鎖核酸配列が二重らせんセグ
メントを形成する過程のことをいう。
The term “hybrid” refers to a double-stranded nucleic acid molecule formed by hydrogen bonding between complementary nucleotides. The term "hybridizes" refers to the process by which single-stranded nucleic acid sequences form double helical segments via hydrogen bonding between complementary nucleotides.

【0074】 「質量を変更した」という用語は、その化学構造に対する内部的な変化、すな
わち化学的部分の付加、欠失、あるいは置換によって、あるいはその化学構造に
対する外部的な変化、すなわち共有結合による化学的部分(原子あるいは分子)
の付加によってのいずれかで、その質量を変更した核酸配列のことをいう。
The term “altered mass” refers to an internal change to the chemical structure, ie, due to the addition, deletion, or substitution of a chemical moiety, or an external change to the chemical structure, ie, a covalent bond. Chemical moiety (atom or molecule)
Refers to a nucleic acid sequence whose mass has been changed by either of the above.

【0075】 「原子の質量数」という語句は、関心のある要素に最も共通な同位元素の核子
数のことをいう。
The phrase “atomic mass number” refers to the nucleon number of the most common isotope of the element of interest.

【0076】 あらゆる核酸(すなわちヌクレオチド、ヌクレオチド前駆体、オリゴヌクレオ
チド、X量体ヌクレオチドおよびX量体ヌクレオチド産物)に関する報告されて
いる質量は、構成原子で最も豊富な同位元素(すなわちC12、N14、O16
、P31、I127)に対する質量数およびpH7における水溶液中で安定なプ
ロトン化状態を用いて計算する。
The reported mass for all nucleic acids (ie, nucleotides, nucleotide precursors, oligonucleotides, X-mer nucleotides and X-mer nucleotide products) is the highest abundant isotope of the constituent atoms (ie, C12, N14, O16
, P31, I127) and the protonation state stable in aqueous solution at pH 7 is calculated.

【0077】 「オリゴヌクレオチド前駆体の質量数」という語句は、オリゴヌクレオチド前
駆体を構成する原子の質量数の合計のことをいう。この語句はz(ω)で表され
る。
The phrase “mass number of oligonucleotide precursor” refers to the sum of the mass numbers of atoms constituting the oligonucleotide precursor. This phrase is represented by z (ω).

【0078】 「オリゴヌクレオチド前駆体混合物の質量数ヒストグラム」Ωという語句は、
h(z)で定義される自然数から自然数までの関数hのことをいい、そこでは、
h(z)は、z(ω)=zとなるような混合物Ωにおけるオリゴヌクレオチド前
駆体の数である。
The phrase “mass number histogram of the oligonucleotide precursor mixture” Ω
A function h from natural number to natural number defined by h (z).
h (z) is the number of oligonucleotide precursors in the mixture Ω such that z (ω) = z.

【0079】 「オリゴヌクレオチド混合物の平均曖昧さ」(A(Ω))という語句は、オリ
ゴヌクレオチド前駆体混合物の質量数ヒストグラムの値を二乗したものの合計を
、混合物中のオリゴヌクレオチド前駆体の数で割ったものをいい、数学的には以
下のように表現してもよい。
The phrase “average ambiguity of the oligonucleotide mixture” (A (Ω)) is the sum of the squares of the mass number histogram values of the mixture of oligonucleotide precursors, given by the number of oligonucleotide precursors in the mixture. It is divided and may be expressed mathematically as follows.

【0080】[0080]

【数1】 (Equation 1)

【0081】 「質量数複雑度」(MNC)という語句は、混合物中のオリゴヌクレオチド前
駆体の数を、オリゴヌクレオチド前駆体混合物の平均曖昧さで割ったものをいい
、数学的には以下のように表現してもよい。
The phrase “mass number complexity” (MNC) refers to the number of oligonucleotide precursors in a mixture divided by the average ambiguity of the mixture of oligonucleotide precursors, and is mathematically described as May be expressed as

【0082】[0082]

【数2】 (Equation 2)

【0083】 「オリゴヌクレオチドカバレージ複雑度(oligonucleotide coverage complexi
ty)」CC0(ω)という語句は、数学的に以下のように表現してもよい。
“Oligonucleotide coverage complexi
ty) "CC 0 (ω) may be mathematically expressed as:

【0084】[0084]

【数3】 (Equation 3)

【0085】 ここで、Lは、オリゴヌクレオチド前駆体におけるヌクレオチド塩基の数であ
り、biはオリゴヌクレオチド前駆体のi番目のユニットを表している。
Here, L is the number of nucleotide bases in the oligonucleotide precursor, and b i represents the i-th unit of the oligonucleotide precursor.

【0086】 「混合物カバレージ複雑度(mixture coverage complexity)」(CCMΩ)とい
う語句は、混合物における各オリゴヌクレオチド前駆体のカバレージ複雑度の合
計をいい、数学的には以下のように表してもよい。
The phrase “mixture coverage complexity” (CC M Ω) refers to the sum of the coverage complexity of each oligonucleotide precursor in the mixture, which can be expressed mathematically as Good.

【0087】[0087]

【数4】 (Equation 4)

【0088】 「ビニング(binning)」という用語は、混合物を限られたサブセットに分割す
ることをいい、そこでは、混合物中の個々のオリゴヌクレオチドは少なくとも1
つのサブセット混合物に入っている。
The term “binning” refers to dividing a mixture into a limited subset, where each individual oligonucleotide in the mixture has at least one oligonucleotide.
In two subset mixtures.

【0089】 「複合体混合物カバレージ複雑度(composite mixture coverage complexity)
」という用語は、ビニングによってできた混合物のセットにおけるカバレージ複
雑度のことをいい、ビニングしていない元々の混合物の混合物カバレージ複雑度
に等しい。
“Composite mixture coverage complexity”
The term "" refers to the coverage complexity in the set of mixtures produced by binning and is equal to the mixture coverage complexity of the original mixture without binning.

【0090】 「複合体質量数複雑度」という用語は、ビニングでできた混合物のセットにお
ける質量数複雑度のことをいい、サブセットの混合物における質量数複雑度の合
計に等しい。
The term “complex mass number complexity” refers to the mass number complexity in a set of binned mixtures and is equal to the sum of the mass number complexity in a subset of the mixture.

【0091】 「質量スペクトル直接解析」という語句は、標的核酸配列それ自体あるいは標
的核酸配列の相補物のどちらかを解析するような質量スペクトル解析法のことを
いう。標的核酸配列それ自体あるいその相補物は、質量を変更 されて、余分なヌクレオチド塩基を含んでいてもよく、さもなければ、標的核酸
配列それ自体あるいその相補物が実際に質量解析されるという条件で、修飾され
ている。しかしながら、PCT出願WO95/04160で説明されている間接
法のように、標的核酸配列の存在を示す質量タグ部分を解析するような質量スペ
クトル解析は、この語句には含まれていない。
The phrase “mass spectrum direct analysis” refers to a method of mass spectrometry that analyzes either the target nucleic acid sequence itself or the complement of the target nucleic acid sequence. The target nucleic acid sequence itself or its complement may be altered in mass and include extra nucleotide bases, otherwise the target nucleic acid sequence itself or its complement is actually mass analyzed. On the condition that However, mass spectral analysis, such as analyzing the mass tag portion indicating the presence of the target nucleic acid sequence, such as the indirect method described in PCT application WO 95/04160, is not included in this phrase.

【0092】 「一般性」あるいは「一般的な」という用語は、方法に適用した場合、特定の
情報を参考にしないで適用される質量スペクトル解析法のことをいう。「位置的
な一般性」という語句は、標的核酸配列における突然変異の存在、位置あるいは
同定に関する事前の情報を必要としないような質量スペクトル解析法のことをい
う。「標的の一般性」という語句は、標的核酸に関する事前の情報を必要としな
い質量スペクトル解析法のことをいう。
The terms “generality” or “general” when applied to a method refer to a method of mass spectrometry that is applied without reference to specific information. The phrase "positional generality" refers to a method of mass spectrometry that does not require prior information regarding the presence, location or identification of a mutation in a target nucleic acid sequence. The phrase "target generality" refers to mass spectral analysis methods that do not require prior information about the target nucleic acid.

【0093】 「支持体」あるいは「表面」という用語は、多孔性あるいは非多孔性の不溶性
物質のことをいう。表面は、細片、平板、円板、棒状、ビーズを含む粒子などの
数多くの形状のいずれか1つを持つことができる。支持体は、親水性、あるいは
親水性になることができるもので、シリカ、硫酸マグネシウムおよびアルミナの
ような無機粉末;天然ポリマー素材、特にセルロースでできた素材、および、た
とえば、ろ紙やクロマトグラフィ紙などのような線維を含んだ紙のようなセルロ
ースに由来する素材;ニトロセルロース、セルロースアセテート、ポリ(塩化ビ
ニル)、ポリアクリルアミド、架橋デキストラン、アガロース、ポリアクリレー
ト、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ(4−メチルブテン)、ポリスチレン
、ポリメタアクリレート、 ポリ(エチレンテレフタレート)、ナイロン、ポリ
(ブチル酸ビニル)などのような合成ポリマーあるいは天然ポリマーを改変した
もの;それら自体あるいは他のものと組合せたもの;バイオグラス、セラミック
ス、金属などとして利用できるガラスを含んでいる。リポソーム、リン脂質小胞
および細胞などのような天然部品および合成部品も用いることができる。支持体
や表面へのオリゴヌクレオチドの結合は、一般に利用できる文献中で周知の技術
によって行ってもよい。たとえば、A. C. Pease, et al., Proc. Natl. Acad. S
ci. USA, 91:5022-5026(1994)を参照されたい。
[0093] The term "support" or "surface" refers to a porous or non-porous insoluble material. The surface can have any one of a number of shapes, such as strips, slabs, disks, rods, particles, including beads. The support may be hydrophilic, or may be hydrophilic, inorganic powders such as silica, magnesium sulfate and alumina; natural polymeric materials, especially those made of cellulose, and, for example, filter paper and chromatography paper. Materials derived from cellulose such as paper containing fibers such as nitrocellulose, cellulose acetate, poly (vinyl chloride), polyacrylamide, cross-linked dextran, agarose, polyacrylate, polyethylene, polypropylene, poly (4-methylbutene) Modified synthetic or natural polymers such as polystyrene, polymethacrylate, poly (ethylene terephthalate), nylon, poly (vinyl butyrate); themselves or in combination with others; bioglass, sera Contains glass that can be used as a mix, metal, etc. Natural and synthetic components such as liposomes, phospholipid vesicles and cells can also be used. Binding of the oligonucleotide to the support or surface may be accomplished by techniques well known in the publicly available literature. For example, AC Pease, et al., Proc. Natl. Acad. S
ci. USA, 91: 5022-5026 (1994).

【0094】 「突然変異」という用語は、単一のヌクレオチド多型のような2つのポリヌク
レオチド間でのヌクレオチドにおける変異のことをいう。一般に、変異は個体か
ら個体へと起きる。突然変異は、正常に保たれていた核酸配列のヌクレオチド配
列における1つの変化であり、正常(変化していない)あるいは野生型配列から
分化したものとして突然変異を形成することになる。突然変異は一般に、2つに
、すなわち塩基対の置換およびフレームシフト変異に分けることができる。後者
は1つから数個の塩基対の挿入あるいは欠失という結果になる。1つのヌクレオ
チドの差異は、たとえば鎌形赤血球のように、正常から異常へと表現型を変化さ
せるのに充分である。
[0094] The term "mutation" refers to a mutation in a nucleotide between two polynucleotides, such as a single nucleotide polymorphism. Generally, mutations occur from individual to individual. A mutation is a change in the nucleotide sequence of a nucleic acid sequence that has been kept normal and will result in the formation of a mutation as differentiated from a normal (unchanged) or wild-type sequence. Mutations can generally be divided into two parts: base pair substitutions and frameshift mutations. The latter results in the insertion or deletion of one to several base pairs. A single nucleotide difference is sufficient to change the phenotype from normal to abnormal, for example, sickle cells.

【0095】 (一般的見解) 本発明は、標的核酸配列の解析においてさらに感度の良い、精度の優れた、高
い処理能力への要求を満たすための方法および試薬を提供する。方法および試薬
は、一般的にいかなる標的核酸配列に適用してもよく、標的核酸配列における突
然変異の存在、位置あるいは同定に関する事前の情報を必要としない。
General Remarks The present invention provides methods and reagents for satisfying the demands for more sensitive, accurate and high throughput in the analysis of target nucleic acid sequences. The methods and reagents may be generally applied to any target nucleic acid sequence and do not require prior information regarding the presence, location or identification of a mutation in the target nucleic acid sequence.

【0096】 発明の試薬は、核酸の質量スペクトルの直接解析に有用であり、最低長さ3個
のヌクレオチドを持つ天然の、および質量を変更した、X量体ヌクレオチドの前
駆体を備える混合物である。混合物カバレージ複雑度の最小値(CCM)は、混
合物における異なったX量体ヌクレオチドの数で56を割ったものである。X量
体ヌクレオチド前駆体の長さは、各X量体ヌクレオチド前駆体について個々に選
択することができる。混合物中のX量体ヌクレオチド前駆体はそれぞれ1つの化
学種によって表される。
The reagents of the invention are useful for direct analysis of the mass spectrum of nucleic acids and are mixtures comprising natural and altered mass X-mer nucleotide precursors having a minimum length of 3 nucleotides. . The minimum mixture coverage complexity (CC M ) is 56 divided by the number of different X-mer nucleotides in the mixture. The length of the X-mer nucleotide precursor can be individually selected for each X-mer nucleotide precursor. Each X-mer nucleotide precursor in the mixture is represented by one chemical species.

【0097】 本発明の方法と試薬は、標的核酸配列の質量スペクトル分析に存在する曖昧さ
を減らし、標的核酸の配列を解析するために質量分析法を用いるあらゆる適用に
おいて検出力を高める。高いレベルの質量およびカバレージ複雑度を持つ天然の
、および質量を変更したオリゴヌクレオチド前駆体の混合物を用いることによっ
て、この曖昧さの減少を達成する。「ビニング」すなわち、少なくとも2つの反
応混合物中におけるサブセットの反応混合物を用いることによってこの減少をさ
らに改善してもよい。サブセットの混合物において別々に調べた結果を組み合わ
せることもできる。このようにして、標的の全体的なカバレージ複雑度を高いレ
ベルに保ちながら、任意の質量解析においては、X量体ヌクレオチド産物間で重
なり合う質量の程度を減少させる。
The methods and reagents of the present invention reduce the ambiguity that exists in mass spectral analysis of target nucleic acid sequences and increase power in any application that uses mass spectrometry to analyze the sequence of a target nucleic acid. This ambiguity reduction is achieved by using a mixture of native and mass-modified oligonucleotide precursors with high levels of mass and coverage complexity. This reduction may be further improved by "binning", ie, using a subset of the reaction mixtures in the at least two reaction mixtures. The results examined separately in a mixture of subsets can also be combined. In this way, in any mass analysis, the degree of overlapping mass between the X-mer nucleotide products is reduced, while maintaining a high level of overall coverage complexity of the target.

【0098】 発明の混合物は、その目標が標的核酸の配列情報を決定するという適用のいか
なるものにおいても利用できるという意味で一般的であり、普遍的である。さら
に、標的核酸配列について、たとえば突然変異の存在、位置あるいは正体などの
事前情報を参考にすることなく、混合物を設計してもよい。しかしながら、この
ことは、配列について事前に情報が判っているような標的核酸配列の解析に、本
混合物が有用ではないということを意味しているのではない。さらに標的に関す
る事前情報が、生じてくる質量スペクトルの解析に有用に使えないということを
示すものでもない。
The mixtures of the invention are general and universal in the sense that their targets can be used in any of the applications of determining sequence information of a target nucleic acid. In addition, mixtures may be designed for target nucleic acid sequences without reference to prior information, such as the presence, location, or identity of the mutation. However, this does not mean that the mixture is not useful for the analysis of target nucleic acid sequences for which the information is known in advance about the sequences. Moreover, it does not indicate that prior information about the target is not useful for analyzing the resulting mass spectrum.

【0099】 (発明の試薬)オリゴヌクレオチド(X量体ヌクレオチド)前駆体 発明のオリゴヌクレオチド前駆体(X量体ヌクレオチド前駆体)試薬は、最低
長さ3個のヌクレオチドを持つ天然の、および質量を変更した、X量体ヌクレオ
チドの前駆体の混合物であり、前記混合物が少なくとも56の異なったX量体ヌ
クレオチド前駆体を含む場合、混合物カバレージ複雑度は約7/8である。X量
体ヌクレオチド前駆体の平均長が増すにつれて、本発明の混合物における異なっ
たX量体ヌクレオチドの数も増え、混合物カバレージ複雑度は減少する可能性が
ある。混合物カバレージ複雑度の最低限度は、混合物におけるX量体ヌクレオチ
ドの数で56を割ったものに等しい。X量体ヌクレオチドの長さは、各X量体ヌ
クレオチドについて個々に選択することができる。
(Reagent of the Invention) Oligonucleotide (X-mer nucleotide) Precursor If the modified mixture of X-mer nucleotide precursors comprises at least 56 different X-mer nucleotide precursors, the mixture coverage complexity is about 7/8. As the average length of the X-mer nucleotide precursor increases, the number of different X-mer nucleotides in the mixture of the present invention also increases, and the mixture coverage complexity may decrease. The minimum limit of the mixture coverage complexity is equal to 56 divided by the number of X-mer nucleotides in the mixture. The length of the X-mer nucleotide can be individually selected for each X-mer nucleotide.

【0100】 混合物の特別な組成は事例毎に定め、任意の適用において要求されるものに依
存している。混合物の組成は、本明細書で述べられている数式によって定義され
る。混合物カバレージ複雑度は以下のように定義される。
The specific composition of the mixture is determined on a case-by-case basis and depends on what is required in any given application. The composition of the mixture is defined by the formulas set forth herein. The mixture coverage complexity is defined as:

【0101】[0101]

【数5】 (Equation 5)

【0102】 ここでCCoは各オリゴヌクレオチド前駆体のオリゴヌクレオチドカバレージ複
雑度であり、それは以下のように定義される。
Where CC o is the oligonucleotide coverage complexity of each oligonucleotide precursor, which is defined as:

【0103】[0103]

【数6】 (Equation 6)

【0104】 ここで、Lは、オリゴヌクレオチド前駆体におけるヌクレオチド塩基の数であり
、Sbpは、塩基対の特異性、およびbiはオリゴヌクレオチド前駆体のi番目の
ユニットを表している。
Here, L is the number of nucleotide bases in the oligonucleotide precursor, S bp is the specificity of the base pair, and b i is the i-th unit of the oligonucleotide precursor.

【0105】 上述のような仕様を持っている混合物の例としては、限定するものではないが
、例としては、(1)可能な64種の3量体ヌクレオチドのうち56種を含む混
合物Ω1(CCM(Ω1)=7/8)、(2)可能な256種の4量体ヌクレオチ
ドのうち128種を含む混合物Ω2(CCM(Ω2)=1/2)、(3)可能な1
,024種の5量体ヌクレオチドのうち256種を含む混合物Ω3(CCM(Ω3
)=1/4)、(4)可能な4,096種の6量体ヌクレオチドのうち512種
を含む混合物Ω4(CCM(Ω4)=1/8)、(5)可能な4,096種の6量
体ヌクレオチドのうち1,024種を含む混合物Ω5(CCM(Ω5)=1/4)
、(6)48種の5量体ヌクレオチドと512種の6量体ヌクレオチドを含む混
合物Ω6(CCM(Ω6)=11/64)、(7)128種の5量体ヌクレオチド
と512種の6量体ヌクレオチドと128種の7量体ヌクレオチドを含む混合物
Ω7(CCM(Ω7)=33/128)、(8)256種の5量体ヌクレオチドと
1,000種の6量体ヌクレオチドと96種の7量体ヌクレオチドを含む混合物
Ω8(CCM(Ω8)=1/2)、がある。
Examples of mixtures having the above specifications include, but are not limited to, (1) a mixture Ω 1 containing 56 of the 64 possible trimer nucleotides. (CC M1 ) = 7/8), (2) a mixture Ω 2 containing 128 of the 256 possible tetramer nucleotides (CC M2 ) = 1 /), (3) One possible
The mixture containing 256 species of 024 kinds pentameric nucleotide Ω 3 (CC M3
) = 1/4), (4) a mixture Ω 4 (CC M4 ) = 1/8) containing 512 of the 4,096 possible hexamer nucleotides, (5) possible 4, A mixture Ω 5 containing 1,024 of the 096 hexameric nucleotides (CC M5 ) = 1/4)
(6) a mixture Ω 6 (CC M6 ) = 11/64) containing 48 pentameric nucleotides and 512 hexameric nucleotides, (7) 128 pentameric nucleotides and 512 Ω 7 (CC M7 ) = 33/128) containing hexameric nucleotides and 128 heptameric nucleotides, (8) 256 pentameric nucleotides and 1,000 hexameric nucleotides There is a mixture Ω 8 (CC M8 ) = 1 /) containing nucleotides and 96 heptamer nucleotides.

【0106】 上の仕様に一致しない混合物の例としては、限定するものではないが、例とし
ては、(1)可能な256種の4量体ヌクレオチドのうち64種を含む混合物Ω 9 (CCM(Ω9)=1/4<56/64)、(2)可能な1,024種の5量体
ヌクレオチドのうち128種を含む混合物Ω10(CCM(Ω10)=1/8<56
/128)、(3)384種の6量体ヌクレオチドと128種の7量体ヌクレオ
チドを含む混合物Ω11(CCM(Ω11)=13/128<56/512)、(4
)64種の5量体ヌクレオチドと256種の6量体ヌクレオチドと64種の7量
体ヌクレオチドを含む混合物Ω12(CCM(Ω12)=33/256<56/38
4)がある。
Examples of mixtures that do not conform to the above specifications include, but are not limited to,
(1) a mixture Ω containing 64 of the 256 possible tetramer nucleotides 9 (CCM9) = 1/4 <56/64), (2) possible 1,024 pentamers
A mixture Ω containing 128 of the nucleotidesTen(CCMTen) = 1/8 <56
/ 128), (3) 384 hexamer nucleotides and 128 heptamer nucleotides
Mixture Ω containing tide11(CCM11) = 13/128 <56/512), (4
) 64 pentameric nucleotides, 256 hexameric nucleotides and 64 7-nucleotides
Mixture Ω containing body nucleotides12(CCM12) = 33/256 <56/38
4).

【0107】 さらに、発明の試薬は、混合物の質量数複雑度(MNC)が混合物のどのよう
な天然同等物おける質量数複雑度よりも大きいような、天然のおよび質量を変更
したX量体ヌクレオチド前駆体の混合物である。質量数複雑度は、混合物中のX
量体ヌクレオチド前駆体の数を、X量体ヌクレオチド前駆体混合物の平均曖昧さ
で割ったものをいい、数学的には以下のように定義される。
Further, the reagents of the invention may comprise natural and altered X-mer nucleotides such that the mass number complexity (MNC) of the mixture is greater than the mass number complexity of any natural equivalent of the mixture. It is a mixture of precursors. The mass number complexity is determined by the X in the mixture.
It refers to the number of multimeric nucleotide precursors divided by the average ambiguity of the X-mer nucleotide precursor mixture, and is mathematically defined as:

【0108】[0108]

【数7】 (Equation 7)

【0109】 X量体ヌクレオチド前駆体混合物の平均曖昧さ(A(Ω))は、X量体ヌクレ
オチド前駆体混合物の質量数ヒストグラムの値を二乗したものの合計を、混合物
中のX量体ヌクレオチド前駆体の数で割ったものをいい、数学的には以下のよう
に表してもよい。
The average ambiguity (A (Ω)) of the X-mer nucleotide precursor mixture is calculated by summing the squared values of the mass number histogram of the X-mer nucleotide precursor mixture and the X-mer nucleotide precursor in the mixture. The value is divided by the number of bodies, and may be expressed mathematically as follows:

【0110】[0110]

【数8】 (Equation 8)

【0111】 X量体ヌクレオチド前駆体混合物の質量数ヒストグラム(h(z))は、h(
z)で定義される自然数から自然数までの関数hのことをいい、ここではh(z
)は、z(ω)=zについて混合物中のX量体ヌクレオチド前駆体の数である。
The mass number histogram (h (z)) of the X-mer nucleotide precursor mixture is given by h (
z) is a function h from a natural number to a natural number defined by z). Here, h (z
) Is the number of X-mer nucleotide precursors in the mixture for z (ω) = z.

【0112】 混合物のMNCは、混合物に対する天然同等物の質量数複雑度よりも、通例少
なくとも約2倍大きく、さらに通例少なくとも約10倍大きく、最も好ましくは
少なくとも約50倍大きい。たとえば、天然の6量体ヌクレオチド、4,096
種すべての混合物は53というMNCを持っている(以下の議論および表1参照
)。順列組合せにより合成された4,096種の6量体ヌクレオチドすべてを含
む混合物は348というMNCを持つことができ、それは天然同等物の約6.5
倍である。各X量体ヌクレオチドが個々に合成されたもう1つの混合物は、55
9というMNCを持つことができ、それは天然同等物の約10倍である。4,0
96種の6量体ヌクレオチドがそれぞれ独自の質量を持っているような混合物は
4,096というMNCを持ち、天然同等物の約77倍となる。
The MNC of the mixture is typically at least about 2 times, more typically at least about 10 times, and most preferably at least about 50 times greater than the mass number complexity of the natural equivalent to the mixture. For example, the natural hexameric nucleotide, 4,096
The mixture of all species has an MNC of 53 (see discussion below and Table 1). A mixture containing all 4,096 hexameric nucleotides synthesized by permutation combination can have an MNC of 348, which is about 6.5 of its natural equivalent
It is twice. Another mixture in which each X-mer nucleotide was synthesized individually was 55%
It can have an MNC of 9, which is about 10 times its natural equivalent. 4,0
A mixture in which each of the 96 hexameric nucleotides has a unique mass has an MNC of 4,096, about 77 times the natural equivalent.

【0113】 発明の方法において有用なX量体ヌクレオチド前駆体は、少なくとも3個のヌ
クレオチド単位の長さを持っている。好ましくは、X量体ヌクレオチド前駆体は
少なくとも4個のヌクレオチド単位の長さを持ち、より好ましくは、少なくとも
5個のヌクレオチド単位、最も好ましくは、少なくとも6個のヌクレオチド単位
の長さを持つ。X量体ヌクレオチド前駆体の長さは混合物中の各X量体ヌクレオ
チド前駆体について個々に選択される。従って、5、6および7個のヌクレオチ
ドを持つX量体ヌクレオチド前駆体の混合物を1つ持つことはありうることであ
る。上の議論から判るように、混合物カバレージ複雑度についての値、および必
要条件は、X量体ヌクレオチド前駆体の数が増えるにつれて減って行く。1つの
混合物の中に1つ以上の長さがある場合、混合物カバレージ複雑度は、個々のオ
リゴヌクレオチドのカバレージ指数の合計によって得られる。従ってこの場合、
混合物カバレージ複雑度に対する各オリゴヌクレオチドの貢献度はその長さに依
存しており、短いオリゴヌクレオチドほど大きく貢献する。長いオリゴヌクレオ
チドを用いると一般性において損失を招き得ることに気付くべきである。一般性
における損失が容認される場合にのみ、混合物カバレージ複雑度は低い値でもよ
い。さらに、試薬はオリゴヌクレオチド前駆体の混合物をセットで備えてもよい
。この場合、混合物の全体としての複雑度が上述に一致している限り、セットに
おけるどのメンバーの混合物カバレージ複雑度も上述よりは低い。
X-mer nucleotide precursors useful in the methods of the invention have a length of at least 3 nucleotide units. Preferably, the X-mer nucleotide precursor has a length of at least 4 nucleotide units, more preferably at least 5 nucleotide units, most preferably at least 6 nucleotide units. The length of the X-mer nucleotide precursor is individually selected for each X-mer nucleotide precursor in the mixture. Thus, it is possible to have one mixture of X-mer nucleotide precursors with 5, 6, and 7 nucleotides. As can be seen from the above discussion, the values for mixture coverage complexity, and requirements, decrease as the number of X-mer nucleotide precursors increases. If there is more than one length in a mixture, the mixture coverage complexity is obtained by summing the coverage indices of the individual oligonucleotides. So in this case,
The contribution of each oligonucleotide to the mixture coverage complexity depends on its length, with shorter oligonucleotides contributing more. It should be noted that the use of long oligonucleotides can lead to losses in generality. The mixture coverage complexity may be a low value only if a loss in generality is tolerated. Further, the reagents may comprise a mixture of oligonucleotide precursors in sets. In this case, the mixture coverage complexity of any member in the set is lower than above, as long as the overall complexity of the mixture matches above.

【0114】 PCT出願WO95/04160(Southern)に説明されているオリゴヌクレオ
チドにおけるヌクレオチド配列を表すのに用いられた、はしご状のリポーター産
物のように、多数の似たような化学種によって表されるのとは対照的に、発明の
方法において有用なX量体ヌクレオチド前駆体は、それぞれ1つの化学種によっ
て表される可能性がある。従って、WO95/04160の混合物におけるオリ
ゴヌクレオチドは、上述のような関心のあるヌクレオチド配列を表す質量のスペ
クトルと関連しているけれども、発明の混合物におけるX量体ヌクレオチド前駆
体はそれぞれ、1つの質量を持つことになる。Southern によって開示された質
量タグ法は切断できる質量タグを利用し、そこではタグの付いたオリゴヌクレオ
チドのタグの付いた部分だけ質量分析法で解析されるということを認識するのは
重要である。本明細書における開示で見られるように、これは、標的が介在した
酵素的過程からできたオリゴヌクレオチド産物自体から生じている質量スペクト
ルを頼る本発明とは対照的な立場にいる。さらに、本発明の質量を変更したX量
体ヌクレオチドは、どの任意のオリゴヌクレオチド配列も1つの質量を持つよう
に、すなわち1つの化学種を表すように設計されている。これは、Southernによ
って開示された質量タグ法の場合とは異なっている。Southern法における「はし
ご状タグ」の設計のために、混合物中の別個のオリゴヌクレオチド配列はそれぞ
れ質量全体としての「スペクトル」に関係している。
[0114] Represented by a number of similar chemical species, such as the ladder-like reporter product used to represent the nucleotide sequence in the oligonucleotides described in PCT application WO 95/04160 (Southern). In contrast, X-mer nucleotide precursors useful in the methods of the invention may each be represented by one species. Thus, while the oligonucleotides in the mixture of WO 95/04160 are associated with a spectrum of masses representing the nucleotide sequence of interest as described above, each of the X-mer nucleotide precursors in the mixture of the invention has one mass. Will have. It is important to recognize that the mass tagging method disclosed by Southern utilizes a cleavable mass tag, in which only the tagged portion of the tagged oligonucleotide is analyzed by mass spectrometry. As seen in the disclosure herein, this is in contrast to the present invention, which relies on a mass spectrum arising from the oligonucleotide product itself, which results from a target-mediated enzymatic process. Further, the mass-modified X-mer nucleotides of the present invention are designed so that any given oligonucleotide sequence has one mass, ie, represents one chemical species. This is different from the mass tag method disclosed by Southern. Due to the design of the "ladder tag" in the Southern method, each distinct oligonucleotide sequence in the mixture is associated with a "spectrum" as a whole mass.

【0115】 本発明の方法で役立つために、混合物の中にどのX量体ヌクレオチド前駆体が
存在するのかを知っていることが望ましく、それが必要なことが多い。しかしな
がら、各X量体ヌクレオチド前駆体のレベルを知っていることは必ずしも必要で
はない。前記でこう言いながら、2本鎖の熱安定性の差異を補正するために、混
合物におけるX量体ヌクレオチドそれぞれの濃度を制御できるのは有利である。
To be useful in the methods of the present invention, it is often desirable to know which X-mer nucleotide precursor is present in the mixture, which is often necessary. However, it is not necessary to know the level of each X-mer nucleotide precursor. As said above, it is advantageous to be able to control the concentration of each X-mer nucleotide in the mixture in order to correct for differences in the thermal stability of the duplex.

【0116】 1つの好ましい実施例において、前駆体X量体ヌクレオチドの混合物が天然の
ヌクレオチドおよび質量を変更したヌクレオチドの両方で構成されている。X量
体ヌクレオチド前駆体の中の質量を変更したヌクレオチドの正体および位置は、
要因の数に依存することになる。これらには、X量体ヌクレオチド前駆体混合物
における全体としての望ましい質量複雑度、X量体ヌクレオチド前駆体の望まし
い熱力学的特性、X量体ヌクレオチド前駆体の中に質量を変更したヌクレオチド
を融和させる酵素あるいは酵素のセット(すなわちポリメラーゼとリガーゼ)の
能力、およびX量体ヌクレオチド前駆体混合物の特別な合成法により負わされた
制約が含まれている。
In one preferred embodiment, the mixture of precursor X-mer nucleotides is composed of both naturally occurring nucleotides and nucleotides of altered mass. The identity and position of the mass-altered nucleotide in the X-mer nucleotide precursor is
It will depend on a number of factors. These include the desired overall mass complexity in the X-mer nucleotide precursor mixture, the desired thermodynamic properties of the X-mer nucleotide precursor, and the incorporation of altered mass nucleotides into the X-mer nucleotide precursor. Includes the ability of the enzyme or set of enzymes (ie, polymerase and ligase) and the constraints imposed by the particular synthesis of the X-mer nucleotide precursor mixture.

【0117】 内部的変化、すなわち、その化学構造に対する化学的部分の付加、欠失あるい
は置換によって、あるいは外部変化すなわち、その化学構造に対する、共有結合
している化学的部分(原子あるいは分子)の付加によって、X量体ヌクレオチド
前駆体を質量変化させてもよい。1つのX量体ヌクレオチド前駆体は、内部的変
化および化学的部分の両方、1つより多い内部的変化、1つより多い外部変化、
あるいはそれらの組合せのいくつかを持ってもよい。
An internal change, ie, the addition, deletion or substitution of a chemical moiety to its chemical structure, or an external change, ie, the addition of a covalently bonded chemical moiety (atom or molecule) to its chemical structure. The mass of the X-mer nucleotide precursor may be changed. One X-mer nucleotide precursor has both internal and chemical moieties, more than one internal change, more than one external change,
Or you may have some of those combinations.

【0118】 適切に内部的な質量の変更を行うには、ヌクレオシド間結合、糖のバックボー
ンあるいはX量体ヌクレオチド前駆体の塩基対に少なくとも1つの化学修飾を含
める。内部的に適切な質量変更をされたX量体ヌクレオチド前駆体の例には、以
下に限定するものではないが、例としては、2’−デオキシ−5−メチルシチジ
ン、2’−デオキシ−5−フルオロシチジン、2’−デオキシ−5−ヨードシチ
ジン、2’−デオキシ−5−フルオロウリジン、2’−デオキシ−5−ヨードウ
リジン、2’−O−メチル−5−フルオロウリジン、2’−デオキシ−5−ヨー
ドウリジン、2’−デオキシ−5(1−プロピニル)ウリジン、2’−O−メチ
ル−5(1−プロピニル)ウリジン、2−チオチミジン、4−チオチミジン、2
’−デオキシ−5(1−プロピニル)シチジン、2’−O−メチル−5(1−プ
ロピニル)シチジン、2’−O−メチルアデノシン、2’−デオキシ2,6−ジ
アミノプリン、2’−O−メチル−2,6−ジアミノプリン、2’−デオキシ−
7−デアザデノシン、2’−デオキシ−6−メチルアデノシン、2’−デオキシ
−8−オキソアデノシン、2’−O−メチルグアノシン、2’−デオキシ−7−
デアザグアノシン、2’−デオキシ−8−オキソグアノシン、2’−デオキシイ
ノシンなどがある。
Suitable internal mass alterations include at least one chemical modification to the base pairs of the internucleoside linkages, sugar backbone or X-mer nucleotide precursor. Examples of internally suitable mass-modified X-mer nucleotide precursors include, but are not limited to, 2'-deoxy-5-methylcytidine, 2'-deoxy-5 -Fluorocytidine, 2'-deoxy-5-iodocytidine, 2'-deoxy-5-fluorouridine, 2'-deoxy-5-iodouridine, 2'-O-methyl-5-fluorouridine, 2'-deoxy -5-iodouridine, 2'-deoxy-5 (1-propynyl) uridine, 2'-O-methyl-5 (1-propynyl) uridine, 2-thiothymidine, 4-thiothymidine,
'-Deoxy-5 (1-propynyl) cytidine, 2'-O-methyl-5 (1-propynyl) cytidine, 2'-O-methyladenosine, 2'-deoxy 2,6-diaminopurine, 2'-O -Methyl-2,6-diaminopurine, 2'-deoxy-
7-deazadenosine, 2'-deoxy-6-methyladenosine, 2'-deoxy-8-oxoadenosine, 2'-O-methylguanosine, 2'-deoxy-7-
Deazaguanosine, 2'-deoxy-8-oxoguanosine, 2'-deoxyinosine and the like.

【0119】 適切に外部的に質量を変更するには、質量タグをしたX量体ヌクレオチド前駆
体あるいはジデオキシターミネーターが含まれる。外部的に質量を変更する部分
は、X量体ヌクレオチドの3’末端、ヌクレオチド塩基(塩基)、リン酸バック
ボーン、ヌクレオシドの2’位(ヌクレオシド)、末端3’位などに付着させて
もよい。外部的にに質量を変更する適切な部分は、たとえば、ハロゲン、アジド
、ニトロ、アルキル、アリル、イオウ、銀、金、プラチナ、水銀、質量成分型、
W−RでWha連鎖基およびRは質量変更部分などがある。
Appropriate external mass changes include mass-tagged X-mer nucleotide precursors or dideoxy terminators. The portion that externally changes the mass may be attached to the 3 ′ end of the X-mer nucleotide, nucleotide base (base), phosphate backbone, 2 ′ position of nucleoside (nucleoside), terminal 3 ′ position, or the like. Suitable moieties for externally altering mass include, for example, halogen, azide, nitro, alkyl, allyl, sulfur, silver, gold, platinum, mercury, mass component types,
In the WR, the Wha chain group and R have a mass changing portion.

【0120】 連鎖基Wは、ヌクレオチドあるいはヌクレオシドとRとの間の共有結合に含ま
れ、分子の性質によって変化する。分子に通例存在する、あるいは導入される官
能基は連結(linkage)に用いられる。連結基は、1個から100個までの原子で
結合から鎖まで変化し、通例は約1から60個までの原子、好ましくは1から4
0個までの原子、さらに好ましくは1から20個までの原子であり、通例炭素、
水素、酸素、イオウ、窒素、ハロゲンおよびリンからなるグループからそれぞれ
個々別々に選択される。鎖中の原子は水素以外の原子と置き換えてもよい。一般
則として、特定の連結基の長さは、望ましい基の合成や取りこみに都合の良いよ
うに任意で選択することができる。ジアゾ基とともに芳香基は通例含まれるけれ
ども、連結基は脂肪族でも芳香族でもよい。質量を変更するR基は、連結基自体
で構成することができ、あるいは技術上周知の方法によって、別の質量を変更す
る部分を取り付けることもできる。結合されるべき分子と質量を変更する部分と
の間に共有結合を形成する連結基に存在する共通の機能性には、アルキルアミン
、アミジン、チオアミド、エーテル、カルバミン酸塩、尿素、チオ尿素、グアニ
ジン、アゾ、チオエーテル、およびカルボン酸塩、スルホン酸塩、およびリン酸
エステル、アミドおよびチオエステルが含まれる。たとえば、アミンとカルボン
酸、あるいはその窒素誘導体あるいはリン酸が連結している場合、アミジンおよ
びリン酸アミドが形成される。メルカプタンと活性化オレフィンが連結している
場合、チオエーテルが形成される。メルカプタンとアルキル化剤が連結している
場合、チオエーテルが形成される。アルデヒドとアミンが還元条件で連結してい
る場合、アルキルアミンが形成される。カルボン酸とリン酸とアルコールが連結
している場合、エーテルが形成される。
The linking group W is included in a covalent bond between a nucleotide or a nucleoside and R, and varies depending on the properties of the molecule. The functional groups typically present or introduced into the molecule are used for linkage. Linking groups vary from a bond to a chain with from 1 to 100 atoms, typically from about 1 to 60 atoms, preferably 1 to 4 atoms.
Up to 0 atoms, more preferably 1 to 20 atoms, typically carbon,
Each is independently selected from the group consisting of hydrogen, oxygen, sulfur, nitrogen, halogen and phosphorus. The atoms in the chain may be replaced with atoms other than hydrogen. As a general rule, the length of a particular linking group can be arbitrarily selected to be convenient for the synthesis and incorporation of the desired group. The linking group may be aliphatic or aromatic, although aromatic groups are usually included with the diazo group. The mass-changing R group can consist of the linking group itself, or can be attached to another mass-changing moiety by methods well known in the art. Common functionalities present in linking groups that form a covalent bond between the molecule to be attached and the mass changing moiety include alkylamines, amidines, thioamides, ethers, carbamates, ureas, thioureas, Includes guanidine, azo, thioether, and carboxylate, sulfonate, and phosphate esters, amides, and thioesters. For example, when an amine and a carboxylic acid, or a nitrogen derivative thereof or phosphoric acid are linked, amidine and phosphoric amide are formed. When the mercaptan and the activated olefin are linked, a thioether is formed. When the mercaptan and the alkylating agent are linked, a thioether is formed. When the aldehyde and the amine are linked under reducing conditions, an alkylamine is formed. When the carboxylic acid, phosphoric acid and alcohol are linked, an ether is formed.

【0121】 そのほかの適切な質量変更法については、Oligonuleotides and Analogues, A
Practical Approach, F. Eckstein(editor), IRL Press, Oxford(1991);米国
特許第5,605,798号および日本特許第59−131909に開示されて
いるものを含めて当業者には明らかにされており、参照することによって本明細
書に組み込むものとする。
For other suitable mass alterations, see Oligonuleotides and Analogues, A
Practical Approach, F. Eckstein (editor), IRL Press, Oxford (1991); including those disclosed in U.S. Pat. No. 5,605,798 and Japanese Patent No. 59-131909, will be apparent to those skilled in the art. And incorporated herein by reference.

【0122】 発明の主要な目標は、質量分析法の利用できる質量範囲で用いる完全な混合物
あるいは混合物のセットのどちらかを作成することであり、付随する目標は、異
なった塩基対パターンを持つ(配列)オリゴヌクレオチドの間での質量の重なり
合いを減らすことである。本明細書での議論から明らかなように、任意の解析に
おいて求められる情報の量と型は、必要とされるX量体ヌクレオチドの型を示し
ている。
A primary goal of the invention is to generate either complete mixtures or sets of mixtures for use in the mass range available for mass spectrometry, with the attendant goals having different base pairing patterns ( Sequence) to reduce mass overlap between oligonucleotides. As is apparent from the discussion herein, the amount and type of information sought in any analysis indicates the type of X-mer nucleotide required.

【0123】 次にX量体ヌクレオチド前駆体の混合物を合成する3つの方法を説明する。こ
れは制限することを意図する者でなく、例として挙げるものである。ここで説明
する方法はそれぞれ、必要とされる個々のオリゴヌクレオチドに対する合成制御
の程度によって利点を持っている。3つの方法はすべて技術上周知の標準ホスホ
ラミダイト化学あるいは酵素反応を利用している。質量を変更したヌクレオチド
前駆体混合物の異なった型のものは、定められた型の適用のために合成される可
能性を熟慮している。たとえば、製造するのに容易で、安価な定義された混合物
が、極めて高い処理能力の、低い解像型のアッセイに用いられ得る。製造するの
にさらに高価なさらに複雑な混合物がさらに高い解像型の適用に用意されうる。
Next, three methods for synthesizing a mixture of X-mer nucleotide precursors will be described. This is not intended to be limiting, but merely as an example. Each of the methods described herein has advantages depending on the degree of control over the synthesis required for the particular oligonucleotide. All three methods utilize standard phosphoramidite chemistry or enzymatic reactions well known in the art. Different types of nucleotide precursor mixtures of varying mass contemplate the possibility of being synthesized for a given type of application. For example, defined mixtures that are easy to manufacture and inexpensive can be used in very high throughput, low resolution assays. More complex mixtures, which are more expensive to manufacture, can be prepared for higher resolution applications.

【0124】 X量体ヌクレオチド前駆体は、5’から3’および3’から5’の両方の合成
経路を含む、ホスホラミダイト化学を用いる方法を含めた従来の技術によって合
成してもよい。たとえば、6量体のヌクレオチドのすべてを合成するためには4
,096回の合成が必要である。自動ロボット運転装置を利用することによって
この過程が円滑となる。この方法によって組成と長さに関しては個々のX量体ヌ
クレオチド前駆体の合成を完全に制御することができる。これは、可能な最大M
NCを持つX量体ヌクレオチド混合物を創るためには必要である。個々の合成に
よってX量体ヌクレオチドそれぞれのQC分析ができ、最終産物を作る助けとな
る。各X量体ヌクレオチドの個々の試料を作ることによって組成の解像度を高め
るために作るサブセットの混合物を定めることができる。さらに、そのことによ
って各X量体ヌクレオチドを混合物の中で特定の濃度にすることができる。この
ことは、各X量体ヌクレオチド/標的2本鎖で予想される熱安定性の差異を補正
するのに役立つ可能性がある。
X-mer nucleotide precursors may be synthesized by conventional techniques, including methods using phosphoramidite chemistry, including both 5 'to 3' and 3 'to 5' synthetic routes. For example, to synthesize all of the hexamer nucleotides, 4
, 096 times of synthesis. The use of an automatic robot driving device facilitates this process. By this method, the synthesis of individual X-mer nucleotide precursors in terms of composition and length can be completely controlled. This is the maximum possible M
This is necessary to create a mixture of X-mer nucleotides with NC. The individual synthesis allows for QC analysis of each X-mer nucleotide and helps to make the final product. By making individual samples of each X-mer nucleotide, one can define a mixture of subsets to be made to increase compositional resolution. Furthermore, it allows each X-mer nucleotide to be at a particular concentration in the mixture. This may help to correct for differences in the expected thermal stability of each X-mer nucleotide / target duplex.

【0125】 X量体ヌクレオチド前駆体は、固相支持体ホスホラミダイト化学およびA、C
、GおよびTホスホラミダイトの各型の25%混合物シリーズを用いて、平行し
て、あるいは単独で合成してもよい。たとえば、合成は、3’−CPG−連結5
’−DMT−で保護されたA、G、CおよびTのヌクレオシドそれぞれの25%
混合物から出発して段階的に行われる。全部で4、096種の6量体ヌクレオチ
ドの合成については、ホスホラミダイトのA、G、CおよびT型それぞれの25
%混合物を含むボトルを5本用意し、5回の縮合反応でそれぞれ用いる。たとえ
ば、最初の縮合反応段階に対するボトルには、2’−O−メチル−2,6−ジア
ミノプリン、2’−O−メチルグアノシン、2’−デオキシ−5−ヨードシチジ
ンおよびチミジンに対応するホスホラミダイトが25%のモル当量で含まれてい
る。2回目の縮合反応に対するボトルには、2’−デオキシアデノシン、2’−
デオキシ−7−デアザグアノシン、2’−O−メチル−5(1−プロピニル)シ
チジンおよび2’−デオキシ−5−フルオロウリジンに対応するホスホラミダイ
トが25%のモル当量で含まれている。ほかの型の修飾されたA、G、Cおよび
Tホスホラミダイトの25%混合物が残りの3つの縮合段階のために作られてい
る。
The X-mer nucleotide precursor is based on solid support phosphoramidite chemistry and A, C
, G and T phosphoramidites may be synthesized in parallel or alone using a 25% mixture series. For example, the synthesis involves the 3′-CPG-link 5
25% of each of the A, G, C and T nucleosides protected with '-DMT-
It is carried out stepwise starting from the mixture. For the synthesis of a total of 4,096 hexameric nucleotides, 25 for each of the A, G, C and T forms of phosphoramidite
% Bottles containing 5% mixture are prepared and used in each of the five condensation reactions. For example, the bottle for the first condensation reaction step contains phosphoramidite corresponding to 2'-O-methyl-2,6-diaminopurine, 2'-O-methylguanosine, 2'-deoxy-5-iodocytidine and thymidine. Included in 25% molar equivalent. The bottle for the second condensation reaction contains 2'-deoxyadenosine, 2'-
The phosphoramidite corresponding to deoxy-7-deazaguanosine, 2'-O-methyl-5 (1-propynyl) cytidine and 2'-deoxy-5-fluorouridine is contained in a molar equivalent of 25%. A 25% mixture of other types of modified A, G, C and T phosphoramidites has been made for the remaining three condensation steps.

【0126】 これは、合成という見地からは相対的に単純な方法であるけれども、でき上が
った最終X量体ヌクレオチド混合物に質量相互依存を強いている。上の例では、
2番目にA型ヌクレオチドがある6量体ヌクレオチドでは1,024種全部がそ
の位置で2’−O−メチル−2,6−ジアミノプリンを持っている。3番目がG
である配列はすべて7−デアザグアノシンを持っていて、以下同様である。従っ
て、この合成計画では、天然の塩基を利用する場合に比べて相対的に全体的な曖
昧さは減少しているけれども、混合物の中でのでき上がった位置的相互依存性は
、最終的なアッセイにおける解像検出力に限界を与えている。これは、表1で示
されているPEAに対して計算したMNC値から明らかである。順列組合せの6
量体ヌクレオチド混合物のMNCは、天然の6量体ヌクレオチド混合物のそれよ
りも有意に大きい。しかしながら、当然個々に合成しなければならない、個々に
最適化されたセットよりもそれは約2倍低い。しかしながら、X量体ヌクレオチ
ドの定められたサブセットが別々の合成でそれぞれ作られるように、何回も順列
組合せの合成を行う可能性があることに気付くのは重要なことである。別々の合
成でできた産物を一緒に混合し、完全な混合物を作る。任意の合成混合物の中に
は依然として位置的相互依存性はあるものの、上述の1回だけの順列組合せ混合
物に比べて、全体を合わせた混合物は大きな質量複雑度を持つ可能性がある。
Although this is a relatively simple method from a synthetic point of view, it imposes a mass interdependence on the resulting final X-mer nucleotide mixture. In the above example,
Of the hexamer nucleotides with a second A-type nucleotide, all 1,024 have a 2'-O-methyl-2,6-diaminopurine at that position. The third is G
Have all 7-deazaguanosine, and so on. Thus, although this synthetic scheme has reduced the overall ambiguity relative to the use of natural bases, the resulting positional interdependence in the mixture does not account for the final assay. Has a limit on the resolution detection power. This is evident from the MNC values calculated for PEA shown in Table 1. 6 of permutation combination
The MNC of the dimeric nucleotide mixture is significantly greater than that of the natural hexameric nucleotide mixture. However, it is about twice as low as an individually optimized set, which must of course be synthesized individually. It is important to note, however, that multiple permutational syntheses may be performed, such that a defined subset of X-mer nucleotides are each made in a separate synthesis. The products of the different syntheses are mixed together to make a complete mixture. Although there is still positional interdependence in any synthetic mixture, the combined mixture can have a greater mass complexity than the one-time permutation mixture described above.

【0127】 もう1つの方法では、質量を変更したオリゴヌクレオチドは,最初の方法で説
明したように個々に合成し、次いである種の質量タグ部分で5’末端の化学修飾
を行うことができる。でき上がった天然オリゴヌクレオチド混合物を質量分析法
の利用できる質量範囲に分散させるために、わずかな数の別々の質量タグが必要
なだけである。この方法は、米国特許第5,605,798号で開示されたもの
に似ており、関連した開示は参照することにより本明細書の一部とする。前述の
特許が似たような合成を説明しているけれども、本発明に述べられているような
質量を特性的な型の分析で質量タグ付したオリゴヌクレオチドの利用については
述べてもいないし、示唆もしていないことに気付くべきである。
In another method, oligonucleotides with altered mass can be synthesized individually as described in the first method, followed by chemical modification of the 5 'end with certain mass tag moieties. Only a few separate mass tags are needed to distribute the resulting natural oligonucleotide mixture over the mass range available for mass spectrometry. This method is similar to that disclosed in US Pat. No. 5,605,798, the relevant disclosure of which is hereby incorporated by reference. Although the aforementioned patent describes a similar synthesis, it does not describe the use of mass-tagged oligonucleotides in a characteristic type of analysis as described in the present invention, It should be noted that they have not suggested.

【0128】 (質量分析的、熱力学的および酵素的特性におけるX量体ヌクレオチド修飾
の効果) X量体ヌクレオチド前駆体の組成は、アッセイの全体的な特異性および感度に
直接影響を与える。さらに、その設計や合成様式を制御することによって、発明
の方法における利用の助けとなる修飾を取り入れることができる。たとえば、X
量体ヌクレオチドのリン酸ジエステルバックボーンにおいてヌクレオシド間結合
を修飾してもよい。1つの実施例では、そのような化学修飾によってリン酸ジエ
ステル結合がヌクレアーゼ分解に対して抵抗性になるのが好ましい。適している
修飾には、取り込んでいる非架橋チオリン酸バックボーン、5’−N−ホスホア
ミダイトヌクレオチド間結合などが含まれる。
Effect of X-mer nucleotide modification on mass spectrometric, thermodynamic and enzymatic properties The composition of the X-mer nucleotide precursor directly affects the overall specificity and sensitivity of the assay. In addition, by controlling their design and their mode of synthesis, one can incorporate modifications that aid their use in the methods of the invention. For example, X
Internucleoside linkages may be modified in the phosphodiester backbone of the dimeric nucleotide. In one embodiment, it is preferred that such a chemical modification renders the phosphodiester bond resistant to nuclease degradation. Suitable modifications include the incorporated non-crosslinked thiophosphate backbone, 5'-N-phosphoramidite internucleotide linkages, and the like.

【0129】 質量の変更は、X量体ヌクレオチド前駆体と標的核酸検体との間に形成される
ハイブリッドの熱力学的安定性を高め、混合物の中でのハイブリッドの熱力学的
安定性を正常化する可能性がある。たとえば、2,6−ジアミノプリンはアデノ
シンよりもチミジンと安定な塩基対を形成する。さらに、2’−フルオロ−チミ
ジンの取り込みは、A−T塩基対の安定性を高め、一方5−ブロモシチジンおよ
び5−メチルシチジンの取り込みはG−C塩基対の安定性を高める。
Altering the mass increases the thermodynamic stability of the hybrid formed between the X-mer nucleotide precursor and the target nucleic acid analyte and normalizes the hybrid's thermodynamic stability in the mixture there's a possibility that. For example, 2,6-diaminopurine forms a more stable base pair with thymidine than adenosine. In addition, incorporation of 2'-fluoro-thymidine increases the stability of AT base pairs, while incorporation of 5-bromocytidine and 5-methylcytidine increases the stability of GC base pairs.

【0130】 質量の変更は、X量体ヌクレオチド前駆体と標的核酸検体との間に形成される
ハイブリッドの熱力学的安定性を低下させ、混合物の中でのハイブリッドの熱力
学的安定性を正常化する可能性がある。A−T塩基対は、2’−アミノ−ヌクレ
オシドを取り込むことによって不安定化することができる。イノシンは不安定化
したG−C塩基対に対してグアノシンの代わりに用いることができる。N−4−
エチル−2’−デオキシシチジンの取り込みはG−C塩基対の安定性を低下させ
ることが判っている。後者の取り込みは、その安定性がA−TおよびG−Cの量
とは無関係に成り立っているような場合、任意の2本鎖の安定性を正常化するこ
とができる(Nguyen et al., Nucleic Acids Res. 25, 3095(1997))。
[0130] The change in mass reduces the thermodynamic stability of the hybrid formed between the X-mer nucleotide precursor and the target nucleic acid analyte and normalizes the thermodynamic stability of the hybrid in the mixture. May be changed. AT base pairs can be destabilized by incorporating 2'-amino-nucleosides. Inosine can be used instead of guanosine for destabilized GC base pairs. N-4-
Incorporation of ethyl-2'-deoxycytidine has been shown to reduce the stability of GC base pairs. The latter incorporation can normalize the stability of any duplex if its stability holds independent of the amount of AT and GC (Nguyen et al., Nucleic Acids Res. 25, 3095 (1997)).

【0131】 質量分析におけるイオン化過程によるオリゴヌクレオチドの断片化を減らすよ
うな修飾も導入される。たとえば、1つの方法は、N−グリコシド結合を安定化
し、それでイオン化過程におけるオリゴヌクレオチドの断片化を減らすプリンの
7−デアザ修飾である(たとえば、Schneider and Chait, Nucleic Acids Res.
23, 1570(1995)を参照)。N−グリコシド結合を安定化することにより断片化を
減らすために、水酸基やフルオロ基のような電子吸引性の官能基によるリボース
環の2’位の修飾が用いられる(たとえば、Tang et al., J. Am. Soc. Mass Sp
ectrom, 8, 218-224,1997を参照)。
Modifications are also introduced to reduce fragmentation of the oligonucleotide due to the ionization process in mass spectrometry. For example, one method is a 7-deaza modification of purines that stabilizes N-glycoside linkages and thereby reduces fragmentation of the oligonucleotide during the ionization process (see, eg, Schneider and Chait, Nucleic Acids Res.
23, 1570 (1995)). Modification of the 2'-position of the ribose ring with an electron-withdrawing functional group such as a hydroxyl group or a fluoro group is used to reduce fragmentation by stabilizing the N-glycoside bond (see, for example, Tang et al., J. Am. Soc. Mass Sp
ectrom, 8, 218-224, 1997).

【0132】 (質量タグ付した鎖終結ヌクレオチド) PEAの方法のために本発明においてジデオキシヌクレオシド三リン酸のよう
な鎖終結ヌクレオシド三リン酸を用いることは、技術上周知のこととは根本的に
異なっている。質量を変更したX量体ヌクレオチド前駆体のうちで生じた伸長産
物の質量をシフトすることによって、標的核酸と多数の質量を変更したX量体ヌ
クレオチドとの間のハイブリッド形成を「スコア化」する方法として、本PEA
法は鎖終結ヌクレオチドを利用する。この特別な機能によって、混合物中の最軽
量および最重量の質量を変更したX量体ヌクレオチド前駆体で定められる質量範
囲よりも鎖終結するヌクレオチドの絶対重量が大きくなるようにする。たとえば
、4つの天然デオキシヌクレオチドで作られたすべて6量体ヌクレオチドで構成
されるX量体ヌクレオチド前駆体の質量範囲は、(C6)について1,667原
子質量単位(amu)から(C6)について1,907amuである。これで質
量範囲の差は240amuとなる。天然のジデオキシヌクレオチドの質量は(一
リン酸型から水分子を差し引いたもの)、pddA、pddG、pddCおよび
pddTについてそれぞれ、296、312、272および287amuである
。従って、各ジデオキシヌクレオチドの絶対質量は、天然の6量体ヌクレオチド
混合物の質量範囲より大きいので、X量体ヌクレオチド前駆体とX+1個ヌクレ
オチド伸長産物の質量を区分するのに充分なのである。しかしながら、たとえば
、質量の変更やいろいろな長さを混合したX量体ヌクレオチドの利用によって、
X量体ヌクレオチド前駆体の質量範囲が増加した場合、鎖終結ヌクレオチドに質
量タグを付けて、あらゆる伸長産物の質量があらゆるX量体ヌクレオチド前駆体
よりも大きくなるようにするのが望ましい。
Mass Tagged Chain Terminating Nucleotides The use of chain terminating nucleoside triphosphates such as dideoxynucleoside triphosphates in the present invention for the PEA method is fundamentally well known in the art. Is different. "Scoring" hybridization between a target nucleic acid and a number of mass-modified X-mer nucleotides by shifting the mass of the resulting extension product among the mass-modified X-mer nucleotide precursors As a method, this PEA
The method utilizes a chain terminating nucleotide. This particular feature ensures that the absolute weight of the nucleotides terminating the chain is greater than the mass range defined by the lightest and heaviest X-mer nucleotide precursors in the mixture. For example, X-mer mass range of nucleotide precursors is composed of four natural deoxynucleotides made all 6-mer nucleotides, (C 6) for from 1,667 atomic mass units (amu) (C 6) Is 1,907 amu. The difference in mass range is now 240 amu. The mass of the natural dideoxynucleotide (monophosphate minus water molecule) is 296, 312, 272 and 287 amu for pddA, pddG, pddC and pddT, respectively. Therefore, the absolute mass of each dideoxynucleotide is greater than the mass range of the natural hexamer nucleotide mixture, which is sufficient to distinguish the mass of the X-mer nucleotide precursor from the X + 1 nucleotide extension product. However, for example, by changing the mass or using X-mer nucleotides of varying lengths,
When the mass range of the X-mer nucleotide precursor is increased, it is desirable to tag the chain terminating nucleotides with a mass so that any extension product has a greater mass than any X-mer nucleotide precursor.

【0133】 本発明における1つの実施例では、質量タグ付したジデオキシヌクレオシド三
リン酸は追加の化学成分を持ってもよい。それによって試料混合物の中に存在す
る伸長されていないX量体ヌクレオチド前駆体あるいは望ましくない成分に比べ
て望ましいX量体ヌクレオチドのイオン化効率を高める。通例、少なくとも2の
要因によってイオン化効率は高められるが、さらに通例は4の要因、好ましくは
、10の要因である。従って、たとえば、X量体ヌクレオチド前駆体について6
量体ヌクレオチドが用いられた場合、上述の追加成分は、6量体ヌクレオチド前
駆体および7量体ヌクレオチド伸長産物の解析を促進するように作用する。その
ような追加の化学成分の例は、主としてアミンであり、プロトン化部位として作
用し、MALDI解析について1つの陽イオン種を支える(Tang et al., 1997
、上記)。固定した陽電荷を持つ第四級アミンを取り入れることも可能である。
Gut et al.によりWO96/27681で開示されているように、NHSエステ
ル化学を用いて、この種の化学基を切断できない質量タグに取り込んでもよい。
手短に言えば、トリメチルアンモニウム ヘキシリル−N−ヒドロキシスクシン
イミジルエステルのような荷電した第四級アンモニウムのコハク酸イミドエステ
ルは、第一級脂肪酸アミノ基を持つヌクレオシド誘導体と反応する。適している
ヌクレオシドは、たとえば、2’−デオキシヌクレオシドの3’−アミノ誘導体
のような知られているターミネーターである。適しているそのほかのヌクレオシ
ドには、Prober et al.,(Science 238, 336(1987))によって記載された蛍光標識
したddNTPを作成するのに用いられたような、5−[3−アミノ−1−プロ
ピニル]−ピリミジンおよび7−デアザ[3−アミノ−1−プロピニル]プリン
誘導体がある。
In one embodiment of the present invention, the mass-tagged dideoxynucleoside triphosphate may have an additional chemical moiety. This enhances the ionization efficiency of the desired X-mer nucleotide relative to the unextended X-mer nucleotide precursor or undesired components present in the sample mixture. Typically, at least two factors increase ionization efficiency, but more typically are four factors, preferably ten. Thus, for example, for an X-mer nucleotide precursor, 6
When multimeric nucleotides are used, the additional components described above serve to facilitate the analysis of hexameric nucleotide precursors and heptameric nucleotide extension products. Examples of such additional chemical components are primarily amines, which act as protonation sites and support one cationic species for MALDI analysis (Tang et al., 1997
,the above). It is also possible to incorporate quaternary amines with a fixed positive charge.
As disclosed in Gut et al. In WO 96/27681, NHS ester chemistry may be used to incorporate such chemical groups into non-cleavable mass tags.
Briefly, succinimide esters of charged quaternary ammoniums, such as trimethylammonium hexylyl-N-hydroxysuccinimidyl ester, react with nucleoside derivatives having primary fatty acid amino groups. Suitable nucleosides are known terminators, such as, for example, 3'-amino derivatives of 2'-deoxynucleosides. Other suitable nucleosides include 5- [3-amino-1 such as those used to make the fluorescently labeled ddNTPs described by Prober et al., (Science 238, 336 (1987)). -Propynyl] -pyrimidine and 7-deaza [3-amino-1-propynyl] purine derivatives.

【0134】 (発明の方法) (標的核酸における短い単語による内容説明の作成) 発明は、標的配列に相補的なオリゴヌクレオチド(X量体ヌクレオチド)のセ
ットという形で標的配列を把握し、質量分析法でセットを解析するための方法お
よび試薬に向けられている。オリゴヌクレオチドのセットは、標的の内容を「短
い単語」で表し、標的に関する定められた配列情報を示す。標的を表すオリゴヌ
クレオチドのセットは3つの一般型で示される(図1)。重なり合ったX量体ヌ
クレオチドのネストされたセット(図1a)は、セットの中においてX量体ヌク
レオチドが長い重なり合いを持つことが特徴である。部分的に重なり合ったX量
体ヌクレオチドのネストされたセット(図1b)は、X量体ヌクレオチドの重な
り合いが少なく、重なり合っていないX量体ヌクレオチドのセット(図1c)は
重なり合いがない。3つの型のセットでは、任意のセットにおけるX量体ヌクレ
オチドの長さは一定である必要はない。一般に、重なり合ったX量体ヌクレオチ
ドのネストされたセットにおけるX量体ヌクレオチドは、約3から約18個の長
さで、通例、約5から約14個のヌクレオチドである。このセットでは標的核酸
配列の全長において1個のヌクレオチドを除くすべてが重なり合っている。一般
に、部分的に重なり合ったX量体ヌクレオチドのネストされたセットにおけるX
量体ヌクレオチドは、約3から約18個の長さで、通例、約5から約14個のヌ
クレオチドである。一般に、重なり合っていないX量体ヌクレオチドのネストさ
れたセットにおけるX量体ヌクレオチドは、約3から約18個の長さで、通例、
約4から約14個のヌクレオチドである。3つの方法すべてについて、X量体ヌ
クレオチドは、標的ヌクレオチド配列の全長を試料としている。実際に作成され
るX量体ヌクレオチドの数は、一般に標的ヌクレオチドの長さおよび望ましい結
果によって決められる。X量体ヌクレオチドの数は、定められた適用の目標を達
成するのに充分でなければならない。たとえば、目標が突然変異の検出を行うこ
とである場合、X量体ヌクレオチドあるいは突然変異を含んだX量体ヌクレオチ
ドのセットを区別するために充分な数のX量体ヌクレオチドが必要である。
(Method of the Invention) (Preparation of Short Word Description in Target Nucleic Acid) The invention is based on the understanding of a target sequence in the form of a set of oligonucleotides (X-mer nucleotides) complementary to the target sequence, and mass spectrometry. Methods and reagents for analyzing sets in a method. The set of oligonucleotides represents the content of the target in "short words" and indicates defined sequence information about the target. The set of oligonucleotides representing the target is shown in three general types (FIG. 1). The nested set of overlapping X-mer nucleotides (FIG. 1a) is characterized by the long overlap of X-mer nucleotides in the set. The nested set of partially overlapping X-mer nucleotides (FIG. 1b) has less overlap of the X-mer nucleotides and the non-overlapping set of X-mer nucleotides (FIG. 1c) has no overlap. In the three types of sets, the length of the X-mer nucleotide in any set need not be constant. Generally, the X-mer nucleotides in the nested set of overlapping X-mer nucleotides are from about 3 to about 18 lengths, typically from about 5 to about 14 nucleotides. In this set, all but one nucleotide overlap in the entire length of the target nucleic acid sequence. Generally, X in a nested set of partially overlapping X-mer nucleotides
Multimeric nucleotides are about 3 to about 18 nucleotides in length, typically about 5 to about 14 nucleotides. Generally, the X-mer nucleotides in the nested set of non-overlapping X-mer nucleotides are from about 3 to about 18 in length, typically
From about 4 to about 14 nucleotides. For all three methods, X-mer nucleotides sample the full length of the target nucleotide sequence. The number of X-mer nucleotides actually created is generally determined by the length of the target nucleotide and the desired result. The number of X-mer nucleotides must be sufficient to achieve the stated application goals. For example, if the goal is to perform mutation detection, then a sufficient number of X-mer nucleotides are needed to distinguish between X-mer nucleotides or sets of X-mer nucleotides containing mutations.

【0135】 (方法の一般的な説明) 本発明の1つの態様は、標的核酸の配列を解析する方法である。X量体ヌクレ
オチド前駆体の混合物と標的核酸配列とのハイブリッドを形成させる。混合物は
、最低長さ3個のヌクレオチドを持つ、天然の、および質量を変更されたX量体
ヌクレオチド前駆体を含んでなる。前記混合物が少なくとも56個の異なったX
量体ヌクレオチド前駆体を含んでいる場合、混合物は、約7/8という混合物カ
バレージ複雑度を有する。X量体ヌクレオチド前駆体の平均長が増すにつれて、
本発明の混合物における異なったX量体ヌクレオチド前駆体の数も増し、混合物
カバレージ複雑度は低下する可能性がある。混合物カバレージ複雑度の最低限度
は、56を混合物におけるX量体ヌクレオチド前駆体の数で割ったものに等しい
。X量体ヌクレオチド前駆体の長さは、各X量体ヌクレオチド前駆体について独
立に選択することができる。混合物における質量数複雑度(MNC)は、天然の
任意の同等混合物よりも大きい。ハイブリッドは、標的配列が介在する反応にお
いてハイブリッドのX量体ヌクレオチド前駆体部分の質量を変えるように処理さ
れ、産物は質量分析法によって解析される。最初の2段階は、溶液中で行っても
よく、あるいはアレイのように表面に結合した核酸で行ってもよい。それらは、
標準溶液の質量作用および拡散過程に左右されるために、溶液を基にしたシステ
ムが好ましい。
(General Description of Method) One aspect of the present invention is a method for analyzing the sequence of a target nucleic acid. A mixture of the mixture of X-mer nucleotide precursors and the target nucleic acid sequence is allowed to form a hybrid. The mixture comprises natural and modified X-mer nucleotide precursors having a minimum length of 3 nucleotides. The mixture comprises at least 56 different X's
When containing a multimeric nucleotide precursor, the mixture has a mixture coverage complexity of about 7/8. As the average length of the X-mer nucleotide precursor increases,
The number of different X-mer nucleotide precursors in the mixture of the present invention may also increase, and the mixture coverage complexity may decrease. The minimum limit of the mixture coverage complexity is equal to 56 divided by the number of X-mer nucleotide precursors in the mixture. The length of the X-mer nucleotide precursor can be independently selected for each X-mer nucleotide precursor. The mass number complexity (MNC) in the mixture is higher than any natural equivalent mixture. The hybrid is processed to alter the mass of the X-mer nucleotide precursor portion of the hybrid in a target-mediated reaction, and the product is analyzed by mass spectrometry. The first two steps may be performed in solution or with nucleic acids bound to a surface such as an array. They are,
A solution-based system is preferred because it depends on the mass action and diffusion process of the standard solution.

【0136】 (X量体ヌクレオチド混合物の調製) 発明の方法における最初の段階は、任意の適用に対して適切な質量数およびカ
バレージ複雑度を持っている天然の、および質量を変更したX量体ヌクレオチド
前駆体の混合物を調製することである。X量体ヌクレオチド前駆体の混合物は、
イオン化および熱力学特性に関してここで説明されている性質も持っている。X
量体ヌクレオチド前駆体の混合物の設計および調製はここで説明されているよう
に行ってもよい。
Preparation of X-mer Nucleotide Mixtures The first step in the method of the invention is to provide natural and altered X-mers with appropriate mass numbers and coverage complexity for any application To prepare a mixture of nucleotide precursors. The mixture of X-mer nucleotide precursors comprises:
It also has the properties described herein for ionization and thermodynamic properties. X
The design and preparation of the mixture of multimeric nucleotide precursors may be performed as described herein.

【0137】 (処理段階) 発明の方法における2番目の段階は、ここで説明されているようにハイブリッ
ドのX量体ヌクレオチド前駆体部分の質量を変更するようにハイブリッドを処理
することである。この変更は酵素的あるいは化学的反応によって行ってもよい。
適している酵素的技術には、ポリメラーゼ伸長アッセイ、リガーゼアッセイなど
が含まれる。適している化学的技術には、カルボジイミドおよび臭化シアン誘導
体を用いた活性化X量体ヌクレオチド前駆体の縮合などが含まれる。以下の議論
は様々な過程の手短な説明である。さらに詳細な議論は下で述べられている。
Processing Step The second step in the method of the invention is to treat the hybrid to alter the mass of the X-mer nucleotide precursor portion of the hybrid as described herein. This change may be made by enzymatic or chemical reaction.
Suitable enzymatic techniques include polymerase extension assays, ligase assays, and the like. Suitable chemical techniques include condensation of activated X-mer nucleotide precursors with carbodiimides and cyanogen bromide derivatives. The following discussion is a brief description of the various processes. A more detailed discussion is set out below.

【0138】 (ポリメラーゼ伸長アッセイ) ポリメラーゼ伸長アッセイ(PEA)については、ヌクレオチドポリメラーゼ
を用いてハイブリッド形成したX量体ヌクレオチド前駆体の3’末端でヌクレオ
チドを1つ重合することによって、ハイブリッド形成したX量体ヌクレオチド前
駆体を伸長する(図2参照)。PEAの1つの形式である、ポリメラーゼ伸長お
よび切断アッセイ(PEACA)については、ヌクレオチドポリメラーゼを用い
てハイブリッド形成したX量体ヌクレオチド前駆体の3’末端でヌクレオチドを
1つか複数重合することによって、ハイブリッド形成したX量体ヌクレオチド前
駆体をまず伸長し、次いで、5’から3’へのエクソヌクレアーゼ、エンドヌク
レアーゼあるいは行った方法の特異性に依存した化学試薬により産物を分解する
ことによって再び短くする(図3および4参照)。
Polymerase Extension Assay For the polymerase extension assay (PEA), the amount of X hybridized by polymerizing one nucleotide at the 3 ′ end of the X-mer nucleotide precursor hybridized with a nucleotide polymerase. Extend the somatic nucleotide precursor (see FIG. 2). For one form of PEA, the polymerase extension and cleavage assay (PEACA), hybridization is achieved by polymerizing one or more nucleotides at the 3 'end of a hybridized X-mer nucleotide precursor using a nucleotide polymerase. The resulting X-mer nucleotide precursor is first extended and then shortened again by degrading the product with a 5 'to 3' exonuclease, endonuclease or chemical reagent depending on the specificity of the method performed (Figure 3 and 4).

【0139】 (リガーゼ反応) X量体ヌクレオチド連結アッセイ(XLA)については、隣接するハイブリッ
ド形成したX量体ヌクレオチド前駆体を解析に先だってリガーゼにより共に連結
する(図5参照)。X量体ヌクレオチド前駆体は、リガーゼによる連結に良い基
質として作用するために充分な長さであり、けれども、反応混合物中で相補的な
X量体ヌクレオチド前駆体の連結の鋳型として長すぎないのが好ましい。隣接す
るX量体ヌクレオチド前駆体をすべて連結することが好ましいが、必要条件では
ないことに気付くべきである。
Ligase Reaction For the X-mer nucleotide ligation assay (XLA), adjacent hybridized X-mer nucleotide precursors are ligated together by ligase prior to analysis (see FIG. 5). The X-mer nucleotide precursor is long enough to act as a good substrate for ligation by ligase, but not too long as a template for ligation of the complementary X-mer nucleotide precursor in the reaction mixture. Is preferred. It should be noted that linking all adjacent X-mer nucleotide precursors is preferred, but not a requirement.

【0140】 連結アッセイは表面に結合したアレイで行ってもよい(図6参照)。アレイは
、表面とそれに取り付けられた多様なオリゴヌクレオチドプローブとを有する。
プローブは、 (a)表面に取り付けられた切断リンカーと、 (b)3’末端と末端5’リン酸をもつ核酸配列であって、前記核酸配列の3’
末端は切断リンカーに付着している核酸配列と を含んでなる。 本方法は、 (1)標的核酸配列とプローブとのハイブリッドを形成させるステップと、 (2)X量体ヌクレオチド前駆体の混合物を標的核酸配列に加えるステップと、 (3)そこに付着する標的核酸配列と共にハイブリッド形成した前駆体/プロー
ブ複合体を形成するように、5’末端リン酸に隣接しているハイブリッド形成し
たX量体ヌクレオチド前駆体と表面に結合したプローブとを連結するステップと
、 (4)切断リンカー部位で複合体を切断するステップと、 (5)質量分析法によって各プローブの特徴あるいはセットの特徴において複合
体を解析するステップと を含む。
The ligation assay may be performed on a surface-bound array (see FIG. 6). The array has a surface and a variety of oligonucleotide probes attached to it.
The probe comprises: (a) a cleavage linker attached to the surface; and (b) a nucleic acid sequence having a 3 ′ end and a terminal 5 ′ phosphate, wherein the nucleic acid sequence is 3 ′ of the nucleic acid sequence.
The terminus comprises a nucleic acid sequence attached to a cleavage linker. The method comprises: (1) forming a hybrid between the target nucleic acid sequence and the probe; (2) adding a mixture of X-mer nucleotide precursors to the target nucleic acid sequence; and (3) attaching the target nucleic acid thereto. Linking the hybridized X-mer nucleotide precursor adjacent to the 5'-terminal phosphate with a surface-bound probe to form a hybridized precursor / probe complex with the sequence; 4) cleaving the complex at the cleavage linker site; and (5) analyzing the complex in terms of the characteristics or set characteristics of each probe by mass spectrometry.

【0141】 (方法の詳細な説明) 以下の説明は、標的の内容を短い単語で示すオリゴヌクレオチドのセットを作
成するために3つの一般的な方法に向けられている。各方法は、用いる試薬によ
って1つか複数の型のオリゴヌクレオチドセットを作ることができる。この説明
は例示であり、限定を意図するものではない。上述したように、最初の方法を「
ポリメラーゼ伸長アッセイ」(PEA)と呼び、2つ目の方法をポリメラーゼ伸
長および切断アッセイ(PEACA)と呼び、3つ目の方法を「X量体ヌクレオ
チド連結アッセイ」(XLA)と呼ぶ。
Detailed Description of the Method The following description is directed to three general methods for generating sets of oligonucleotides that indicate the content of the target in short words. Each method can produce one or more types of oligonucleotide sets depending on the reagents used. This description is illustrative and not intended to be limiting. As mentioned above, the first method is "
The second method is called the "Polymerase Extension Assay" (PEA) and the second method is called the Polymerase Extension and Cleavage Assay (PEACA). The third method is called the "X-mer nucleotide ligation assay" (XLA).

【0142】 すべての方法の基本は、天然の、および/または質量を変更したヌクレオチド
で構成されるオリゴヌクレオチド(X量体ヌクレオチド)混合物である。 様々
な型のセットを作成するために様々なセットの混合物を設計することができ、従
っていろいろな量の標的配列情報を提供できることを理解すべきである。上の方
法で生じた質量スペクトルに存在する質量ピークを解析することによって、各質
量スペクトルに関係のある混合物中のX量体ヌクレオチド前駆体に関する情報と
これらのピークを相関させることによって、および標的配列に関する可能性のあ
る事前情報によって、標的から求められていた情報を決定する。
The basis of all methods is a mixture of oligonucleotides (X-mer nucleotides) composed of natural and / or altered mass nucleotides. It should be understood that different sets of mixtures can be designed to create different types of sets, and thus provide different amounts of target sequence information. By analyzing the mass peaks present in the mass spectra generated in the above method, by correlating these peaks with information about the X-mer nucleotide precursors in the mixture relevant to each mass spectrum, and the target sequence Prior information that may be related to the information determines the information sought from the target.

【0143】 PEAは重なり合った、あるいは部分的に重なり合ったX量体ヌクレオチドの
ネストされたセットを作成するための一般的な方法である。この方法には3つの
基本段階がある(図2)。第一段階では、可能性のある、あらゆるX量体ヌクレ
オチド配列あるいはそのサブセットを表しているX量体ヌクレオチドの混合物が
、ワトソン−クリック塩基対法則に従って、標的核酸配列の無作為な部位でハイ
ブリッド形成できるようにする。第二段階では、DNA−あるいはRNA−依存
性DNAポリメラーゼのようなヌクレオチドポリメラーゼおよびジデオキシヌク
レオチド三リン酸(ddNTP)のような鎖終結ヌクレオシド三リン酸の1つか
複数の混合物を用いて、ハイブリッド形成したX量体ヌクレオチドをヌクレオチ
ド1個で伸長する。第三段階では、でき上がった伸長されたX量体ヌクレオチド
、すなわちX+1個ヌクレオチドを質量分析法で解析する。
PEA is a common method for creating nested sets of overlapping or partially overlapping X-mer nucleotides. The method has three basic stages (FIG. 2). In the first step, a mixture of possible X-mer nucleotides, representing any possible X-mer nucleotide sequence or a subset thereof, hybridizes at random sites in the target nucleic acid sequence according to Watson-Crick base pairing rules. It can be so. In the second step, hybridization was performed using a mixture of one or more of a nucleotide polymerase such as a DNA- or RNA-dependent DNA polymerase and a chain-terminating nucleoside triphosphate such as dideoxynucleotide triphosphate (ddNTP). The X-mer nucleotide is extended by one nucleotide. In the third step, the resulting extended X-mer nucleotide, ie, X + 1 nucleotides, is analyzed by mass spectrometry.

【0144】 X+1ヌクレオチド産物間の重なり合いの程度は、取り調べているX量体ヌク
レオチド混合物の配列の完全性に依存している。たとえば、4,096種の6量
体ヌクレオチドすべて、および4種のddNTPすべてが混合物に存在する場合
、でき上がった7量体ヌクレオチド間の最大限の重なり合いが可能である。6量
体ヌクレオチドで可能性のある4,096種のサブセットおよび/または4種の
ddNTPのサブセットしかない場合、7量体ヌクレオチド間の重なり合いは少
なくなり、配列カバレージに隙間ができる可能性がある。
The degree of overlap between the X + 1 nucleotide products depends on the sequence integrity of the X-mer nucleotide mixture being interrogated. For example, if all 4,096 hexamer nucleotides, and all four ddNTPs are present in the mixture, maximum overlap between the resulting heptamer nucleotides is possible. If there are only 4,096 possible subsets of hexamer nucleotides and / or a subset of 4 ddNTPs, there will be less overlap between heptamer nucleotides and gaps in sequence coverage.

【0145】 鎖終結ヌクレオチドはX量体ヌクレオチド前駆体混合物とX+1個ヌクレオチ
ド伸長産物を効果的に区分できるように充分な質量を持つことが重要である。ハ
イブリッド形成したX量体ヌクレオチド前駆体がすべて伸長されるのが好ましい
が、それが必要条件ではないことに気付くべきである。本発明では、ハイブリッ
ド形成したX量体ヌクレオチド前駆体で伸長されたものの数が多ければ多いほど
、測定の精度は高くなる。
It is important that the chain terminating nucleotides have sufficient mass to effectively separate the X-mer nucleotide precursor mixture from the X + 1 nucleotide extension product. It is preferred that all hybridized X-mer nucleotide precursors be extended, but it should be noted that this is not a requirement. In the present invention, the greater the number of hybridized X-mer nucleotide precursors extended, the higher the accuracy of the measurement.

【0146】 X量体ヌクレオチドが標的核酸とハイブリッドを形成し、ハイブリッド形成し
たX量体ヌクレオチドに隣接する標的のヌクレオチドに相補的な1個のヌクレオ
チドによって鎖終結ヌクレオシド三リン酸の存在下で伸長されるという条件に、
試薬の組合せは制約される。一般に、水性媒体が用いられる。そのほかのイオン
化できる共溶媒を用いてもよい。通例、1〜6個の、さらに通例では1〜4個の
炭素原子の、アルコール、エーテルなどを含む酸化された有機溶媒を用いてもよ
い。通例このような共溶媒は、用いる場合、約70重量パーセントよりも少なく
し、さらに通例では約30重量パーセントより少なくする。
The X-mer nucleotide hybridizes with the target nucleic acid and is extended in the presence of the chain-terminating nucleoside triphosphate by one nucleotide complementary to the target nucleotide adjacent to the hybridized X-mer nucleotide. On the condition that
Reagent combinations are restricted. Generally, an aqueous medium is used. Other ionizable co-solvents may be used. Typically, oxidized organic solvents of 1 to 6, more usually 1 to 4 carbon atoms, including alcohols, ethers and the like may be used. Typically, such co-solvents, if used, will be less than about 70 weight percent, and more typically will be less than about 30 weight percent.

【0147】 媒体のpHは通例約4.5から9.5の範囲であり、さらに通例では約5.5
から8.5の範囲にあり、好ましくは約6から8の範囲である。望ましいpHを
達成するために、また測定中pHを維持するために様々な緩衝液を用いてもよい
。例として挙げることのできる緩衝液には、ホウ酸、リン酸、炭酸、トリス、バ
ルビタール等が含まれる。特別の緩衝液を用いるのは、本発明にとって重要では
ない、しかし個々の方法においては、他のものよりも1つの緩衝液を好んでもよ
い。
[0147] The pH of the medium is typically in the range of about 4.5 to 9.5, and more typically is about 5.5.
To 8.5, preferably about 6 to 8. Various buffers may be used to achieve the desired pH and to maintain the pH during the measurement. Buffers that may be mentioned by way of example include boric acid, phosphoric acid, carbonic acid, Tris, barbital and the like. The use of a particular buffer is not critical to the invention, but in a particular method one buffer may be preferred over another.

【0148】 鎖終結ヌクレオシド三リン酸を含んでいる反応は、伸長されたX+1個ヌクレ
オチドが生じるのに充分な時間をかけて行う。一般に、方法全体を実行する時間
は、約10から200分である。通例、時間は最小限にすることが望ましい。
The reaction involving the chain terminating nucleoside triphosphate is performed for a time sufficient to produce an extended X + 1 nucleotides. Generally, the time to perform the entire method is about 10 to 200 minutes. It is usually desirable to minimize time.

【0149】 ヌクレオチドポリメラーゼの濃度は通例、経験的妥当性によって決める。好ま
しくは、特異的に標的核酸とハイブリッド形成したX量体ヌクレオチド前駆体の
すべてでないにしても、ほとんどを伸長するのに充分な濃度で用いる(以下参照
)。主な制限要因は一般に反応時間および試薬の費用である。
The concentration of nucleotide polymerase is usually determined by empirical validity. Preferably, it is used at a concentration sufficient to extend most, if not all, of the X-mer nucleotide precursor specifically hybridized to the target nucleic acid (see below). The main limiting factors are generally reaction time and reagent cost.

【0150】 標的核酸分子の数は、試料中で105程度低くすることができるが、一般に約
106から1013まで変化してもよく、さらに通例では試料中に108から1012 分子、好ましくは試料中で少なくとも10-13Mで、10-13から10-6Mの間で
よく、さらに通例では10-11から10M-7である。一般に、反応のための試薬
は、ハイブリッド形成したX量体ヌクレオチドの伸長を達成する量で提供される
。各X量体ヌクレオチド前駆体の分子数は約10マイクロリットルの試料サイズ
に対して、一般に1010であり、通例は約1010から約1013、好ましくは約1
11から約1012である。各X量体ヌクレオチド前駆体の濃度は、上で議論した
ようにその熱安定性に従って調整する。X量体ヌクレオチド前駆体に対する標的
の絶対比率は経験によって決めるべきである。媒体中における鎖終結ヌクレオシ
ド三リン酸の濃度は、ポリメラーゼに対するヌクレオシド三リン酸の親和性に依
存して変化することができる。好ましくは、試薬は過剰量存在する。ヌクレオシ
ド三リン酸は通例、約10-7から約10-4M存在し、好ましくは、約10-6から
約10M-5である。
The number of target nucleic acid molecules can be as low as 10 5 in a sample, but can generally vary from about 10 6 to 10 13 , and more typically from 10 8 to 10 12 molecules in the sample. Preferably it is at least 10 -13 M in the sample, and may be between 10 -13 and 10 -6 M, and more usually between 10 -11 and 10 M -7 . Generally, the reagents for the reaction are provided in an amount that achieves extension of the hybridized X-mer nucleotide. The number of molecules of each X-mer nucleotide precursor is generally 10 10 for a sample size of about 10 microliters, typically about 10 10 to about 10 13 , preferably about 1
0 11 to about 10 12 . The concentration of each X-mer nucleotide precursor is adjusted according to its thermal stability as discussed above. The absolute ratio of target to X-mer nucleotide precursor should be determined empirically. The concentration of the chain-terminated nucleoside triphosphate in the medium can vary depending on the affinity of the nucleoside triphosphate for the polymerase. Preferably, the reagent is present in excess. The nucleoside triphosphate is typically present at about 10-7 to about 10-4 M, preferably about 10-6 to about 10M- 5 .

【0151】 反応温度は、用いるポリメラーゼの型、標的とX量体ヌクレオチドの濃度、お
よび混合物中のX量体ヌクレオチドの熱力学特性によって、約0℃から約95℃
にすることができる。たとえば、40nMの標的核酸配列、40nMの6量体ヌ
クレオチドおよび7nMのBstポリメラーゼという条件では、6量体ヌクレオ
チドの配列によって、5℃、2時間にて20%から50%の6量体ヌクレオチド
が伸長される。同様の伸長効率が20℃でも得られるということは、伸長効率は
、X量体ヌクレオチド/標的の相互作用における熱力学だけによっているのでは
ないことを示している。重要なことに、インキュベートする温度にサイクルを持
たせることが有利なのかも知れない。サイクルを持たせることによって、標的の
構造化された領域をX量体ヌクレオチドの結合部分に曝し、その後の伸長を助け
、伸長産物の生産を促進する可能性がある。従って、任意の標的分子が複数のX
量体ヌクレオチドの結合およびその後の伸長反応における鋳型として作用するこ
とができ、PEAの全体的な感度は著しく高められうる。発明のこの態様に従っ
て、1つのサイクルは約75℃から95℃の温度で約0.1から5分間、さらに
通例では約0.5から2分間行ってもよく、他のサイクルは約5℃から45℃で
約1から20分間、さらに通例では約5から15分間行ってもよい。サイクルの
回数は約2回から20回以上でもよい。一般に、サイクルの温度や時間は、任意
の長さのハイブリッド形成したX量体ヌクレオチドにおける伸長を最適化するよ
うに選択される。
The reaction temperature will vary from about 0 ° C. to about 95 ° C., depending on the type of polymerase used, the concentration of target and X-mer nucleotides, and the thermodynamic properties of the X-mer nucleotides in the mixture.
Can be For example, under the conditions of 40 nM target nucleic acid sequence, 40 nM hexamer nucleotides and 7 nM Bst polymerase, the sequence of hexamer nucleotides allows 20% to 50% of hexamer nucleotides to elongate at 5 ° C. for 2 hours. Is done. The similar extension efficiency obtained at 20 ° C. indicates that extension efficiency is not solely due to thermodynamics in the X-mer nucleotide / target interaction. Importantly, it may be advantageous to have a cycle of the incubation temperature. By having a cycle, the structured region of the target may be exposed to the binding portion of the X-mer nucleotide, helping subsequent extension and promoting production of extension products. Therefore, if any target molecule has more than one X
It can act as a template in conjugation of monomeric nucleotides and subsequent extension reactions, and the overall sensitivity of PEA can be significantly increased. According to this aspect of the invention, one cycle may be performed at a temperature of about 75 ° C. to 95 ° C. for about 0.1 to 5 minutes, and more usually about 0.5 to 2 minutes, and another cycle may be performed at a temperature of about 5 ° C. to 95 ° C. It may be performed at 45 ° C. for about 1 to 20 minutes, more usually about 5 to 15 minutes. The number of cycles may be from about 2 to 20 or more. In general, the temperature and time of the cycle are selected to optimize extension on hybridized X-mer nucleotides of any length.

【0152】 組合せを形成する様々な試薬の混合順序は変化してもよい。通例、標的ヌクレ
オチドを含む試料を、事前に調製した鎖終結ヌクレオシド三リン酸およびヌクレ
オチドポリメラーゼと混合する。X量体ヌクレオチドは事前調製混合物に含めて
もよいし、続いて別に加えてもよい。しかしながら、上のすべてを同時に加える
ことおよびステップ毎あるいは順を追って加えることは、上述の試薬がすべて反
応開始前に混ぜ合わせられているという条件で行ってもよい。
The order of mixing the various reagents forming the combination may vary. Typically, a sample containing the target nucleotide is mixed with a previously prepared chain-terminating nucleoside triphosphate and a nucleotide polymerase. X-mer nucleotides may be included in the pre-prepared mixture or subsequently added separately. However, adding all of the above simultaneously and adding step by step or step by step may be performed on condition that all of the above-mentioned reagents are mixed before the start of the reaction.

【0153】 PEACAは、重なり合ったおよび部分的に重なり合ったX量体ヌクレオチド
のネストされたセットを作成するもう1つの一般的な方法である。この方法には
4つの基本的段階がある(図3)。ステップ1では、可能性のある、あらゆるX
量体ヌクレオチド配列あるいはそのサブセットを表しているX量体ヌクレオチド
の混合物が、ワトソン−クリック塩基対法則に従って、標的核酸配列のランダム
な部位でハイブリッド形成できるようにする。ステップ2では、ヌクレオチドポ
リメラーゼ、および1以上の天然ヌクレオチド三リン酸(dNTP)と天然の、
あるいは質量を変更されたジデオキシヌクレオチド(ddNTP)を用いて、ハ
イブリッド形成したX量体ヌクレオチドを伸長する。ステップ3では、X量体ヌ
クレオチドの伸長産物の5’末端部分を酵素切断あるいは化学切断によって切断
する。ステップ4では、でき上がったX量体ヌクレオチド産物を質量分析法で解
析する。
PEACA is another common method of creating nested sets of overlapping and partially overlapping X-mer nucleotides. There are four basic steps in this method (FIG. 3). In step one, every possible X
A mixture of X-mer nucleotides representing a multimeric nucleotide sequence, or a subset thereof, is allowed to hybridize at random sites in the target nucleic acid sequence according to Watson-Crick base pairing rules. In step 2, the nucleotide polymerase and one or more natural nucleotide triphosphates (dNTPs)
Alternatively, hybridized X-mer nucleotides are extended using dideoxynucleotides (ddNTPs) of altered mass. In step 3, the 5'-terminal portion of the X-mer nucleotide extension product is cleaved by enzymatic or chemical cleavage. In step 4, the resulting X-mer nucleotide product is analyzed by mass spectrometry.

【0154】 PEACAは、X量体ヌクレオチドの伸長産物を作成するように設計され、産
物の長さは、反応混合物中の標的の長さおよびdNPTの種類および鎖終結ヌク
レオチド(すなわちddNTP)によって定められる。X量体ヌクレオチド産物
の間における重なり合う可能性のある部分は、長さのみではなく、X量体ヌクレ
オチド前駆体混合物のカバレージ複雑度にも依存している。より大きなカバレー
ジ複雑度を持っているX量体ヌクレオチド前駆体を用いることは、伸長産物の間
で大きな重なり合いを生じることになる。4つのdNTPすべてと1つの鎖終結
ヌクレオチド(すなわちddNTP)が反応混合物中にある場合、dNTP/d
dNTPの分子比を高めることは、伸長産物の長さを増すだけでななく、伸長産
物間の重なり合いの可能性を大きくする。逆にdNTP/ddNTPのが小さけ
れば、伸長産物は短くなり、可能性のある重なり合い部分も少なくなる。
PEACA is designed to create extension products of X-mer nucleotides, the length of the product being defined by the length of the target and the type of dNPT and the chain terminating nucleotide (ie, ddNTP) in the reaction mixture. . The potential overlap between the X-mer nucleotide products depends not only on the length, but also on the coverage complexity of the X-mer nucleotide precursor mixture. Using X-mer nucleotide precursors with greater coverage complexity will result in greater overlap between extension products. If all four dNTPs and one chain terminating nucleotide (ie, ddNTP) are in the reaction mixture, dNTP / d
Increasing the molecular ratio of dNTPs not only increases the length of the extension products, but also increases the likelihood of overlap between the extension products. Conversely, the smaller the dNTP / ddNTP, the shorter the extension product and the fewer potential overlaps.

【0155】 PEACAでは(図3)、5’末端のある部位における切断は、X量体ヌクレ
オチド前駆体の中の指定されたヌクレオチドによって定められる。PEACAは
酵素的あるいは化学的処理を用いてX量体ヌクレオチド前駆体における5’末端
のある部分を除くという別の利点を持っている。そのような特性は、いろいろな
長さのX量体ヌクレオチド混合物から開始する場合、同じ長さのPEACA産物
を作るのに利用される。これによって、C/Gが豊富なものよりも長いA/Tが
豊富なX量体ヌクレオチドを作ることができ(熱安定性の差異を補正するために
)、さらに切断によって同じあるいは似たような長さのPEACA産物を作成す
ることができる。さらに、X量体ヌクレオチドの5’末端は標的と間違ったハイ
ブリッド形成を起こす傾向があり、ポリメラーゼに対する感度も良くない。従っ
てPEACA反応は質量分析に先だって間違った情報を除くために用いるとよい
In PEACA (FIG. 3), cleavage at some site at the 5 ′ end is defined by designated nucleotides in the X-mer nucleotide precursor. PEACA has the additional advantage of using enzymatic or chemical treatments to remove portions of the 5 'end of the X-mer nucleotide precursor. Such a property is exploited to make PEACA products of the same length when starting with a mixture of X-mer nucleotides of different lengths. This makes it possible to produce X-mer nucleotides rich in A / T that are longer than those rich in C / G (to correct for differences in thermostability), and to be the same or similar by cleavage. PEACA products of length can be made. In addition, the 5 'end of the X-mer nucleotide tends to hybridize incorrectly to the target and is not sensitive to polymerase. Therefore, the PEACA reaction may be used to remove incorrect information prior to mass spectrometry.

【0156】 PEACAの第二の型では(PEACA II、図4)、伸長過程の間に取り
込まれ、指定されたヌクレオチドによって切断が定められる。この型では、X量
体ヌクレオチド前駆体のどの部分もX量体ヌクレオチド最終産物には残らない。
反応混合物にどのdNTPおよびddNTPが存在するかに依存することに加え
て、任意のヌクレオチドの両方が反応混合物にある場合、dNTP/ddNTP
のモル比の変化によっても産物の長さを定めることができる。たとえば、dNT
P/ddNTP比が大きくなれば、伸長産物も平均して長くなる。逆に、dNT
P/ddNTP比が小さくなれば、伸長産物も短くなる。
In the second type of PEACA (PEACA II, FIG. 4), it is incorporated during the extension process and cleavage is defined by the specified nucleotide. In this form, no portion of the X-mer nucleotide precursor remains in the X-mer nucleotide end product.
In addition to depending on which dNTPs and ddNTPs are present in the reaction mixture, if both optional nucleotides are present in the reaction mixture, dNTP / ddNTPs
The product length can also be determined by changing the molar ratio of For example, dNT
The longer the P / ddNTP ratio, the longer the extension product on average. Conversely, dNT
The smaller the P / ddNTP ratio, the shorter the extension product.

【0157】 PEACA伸長反応を行う条件はPEAについて上述したものに似ている。
緩衝液のpH、イオン強度、界面活性剤の添加、温度(およびそのサイクル)、
ポリメラーゼの濃度、X量体ヌクレオチドの濃度、標的の濃度、およびdNTP
/ddNTPの濃度と比率はすべて、最大限の特異性、伸長効率および情報量が
得られるように最適化する。
The conditions for performing the PEACA extension reaction are similar to those described above for PEA.
Buffer pH, ionic strength, surfactant addition, temperature (and its cycle),
Polymerase concentration, X-mer nucleotide concentration, target concentration, and dNTPs
All / ddNTP concentrations and ratios are optimized for maximum specificity, extension efficiency and information content.

【0158】 5’末端のある部分を切断する以下の例示は、実例のようなものであって制限
するものではなく、次に説明する。1つの方法では、切断により定まるヌクレオ
チドを用いてもよい。切断により定まるヌクレオチドは、たとえばリボヌクレア
ーゼAのようなエンドヌクレアーゼによる切断、あるいはアンモニアや水酸化物
などのような化学塩基による切断に感受性の高い、リボヌクレオチドでありうる
。切断が決めるヌクレオチドは、たとえばトリクロロ酢酸や希塩酸のような酸に
よって切断できる5’−N−ホスホアミダイドヌクレオチド間結合を形成するよ
うなヌクレオチドでありうる。X量体ヌクレオチドがリボヌクレオチドのみで形
成されている場合、たとえばDNaseIのようなデオキシリボヌクレアーゼを
用いることができる。
The following illustration of truncating certain portions of the 5 ′ end is illustrative and not limiting, and will be described next. In one method, nucleotides determined by cleavage may be used. The nucleotide determined by cleavage can be, for example, a ribonucleotide that is sensitive to cleavage by an endonuclease such as ribonuclease A, or by a chemical base such as ammonia or hydroxide. The nucleotide determined by the cleavage can be, for example, a nucleotide that forms a 5′-N-phosphoramidite internucleotide linkage that can be cleaved by an acid such as trichloroacetic acid or dilute hydrochloric acid. When the X-mer nucleotide is formed only of ribonucleotides, for example, a deoxyribonuclease such as DNase I can be used.

【0159】 定められた試薬や酵素による切断を阻止するヌクレオチドやヌクレオチドのセ
ットによって切断点を決めることもできる。たとえば、X量体ヌクレオチドは3
’末端における三リン酸結合および5’末端における天然リン酸ジエステル結合
で構成することができる。T7遺伝子6プロテインのような三リン酸に感受性の
高い5’から3’エンドヌクレアーゼによるX量体ヌクレオチドの切断は、X量
体ヌクレオチドを三リン酸結合の点まで分解する。
The breakpoint can also be determined by nucleotides or sets of nucleotides that prevent cleavage by defined reagents or enzymes. For example, the X-mer nucleotide is 3
It can be composed of a triphosphate linkage at the 'end and a natural phosphodiester linkage at the 5' end. Cleavage of the X-mer nucleotide by a 5 'to 3' endonuclease that is sensitive to triphosphates, such as the T7 gene 6 protein, degrades the X-mer nucleotide to the point of the triphosphate linkage.

【0160】 切断を行う条件は、上の酵素について技術上一般的に知られているものである
。手短に言えば、このような条件は2価の金属イオン(必要であれば)を含む適
当な緩衝液中で酵素をインキュベートすることである。5’から3’エンドヌク
レアーゼで適しているものは、すなわち、5’から3’までのポリヌクレオチド
の末端から1つずつヌクレオチドを切断するような酵素は、たとえば、DNAポ
リメラーゼおよびT17遺伝子6である。適しているエンドヌクレアーゼ、すな
わち、核酸内の結合を切断するような酵素は、たとえば、デオキシリボヌクレア
ーゼI、リボヌクレアーゼAなどである。化学分解にとって適している化学反応
は、たとえば、酸あるいは塩基が触媒となってリン酸エステルを加水分解するよ
うな試薬および、たとえば、塩酸、トリクロロ酢酸などのようなものである。上
の酵素的あるいは化学的反応を行う条件は、当業者には周知のことであり、ここ
では繰り返さない。
Conditions for performing the cleavage are those generally known in the art for the above enzymes. Briefly, such a condition is to incubate the enzyme in a suitable buffer containing divalent metal ions (if necessary). Suitable 5 'to 3' endonucleases, ie enzymes which cleave one nucleotide at a time from the end of the 5 'to 3' polynucleotide are, for example, DNA polymerase and T17 gene 6. . Suitable endonucleases, ie enzymes that cleave bonds in nucleic acids, are, for example, deoxyribonuclease I, ribonuclease A and the like. Chemical reactions suitable for chemical degradation are, for example, reagents that catalyze the hydrolysis of phosphate esters by acid or base and such as, for example, hydrochloric acid, trichloroacetic acid and the like. Conditions for conducting the above enzymatic or chemical reactions are well known to those skilled in the art and will not be repeated here.

【0161】 XLAは、重なり合った、および半分重なり合ったX量体ヌクレオチドの一揃
いのセットを作成するもう1つの一般的な方法である。この方法には3つの基本
的なステップがある(図5)。ステップ1では、可能性のあるあらゆるX量体ヌ
クレオチドの配列あるいはそのサブセットを表しているX量体ヌクレオチドの混
合物が、ワトソン−クリック塩基対法則に従って標的核酸配列のランダムな部位
でハイブリッドを形成できるようにする。ステップ2では、別々のオリゴヌクレ
オチドにおける2つの隣接した塩基を結合するためのリン酸ジエステル結合の形
成を助けるような、DNAリガーゼのようなリガーゼを用いて、互いに隣接して
ハイブリッドを形成しているX量体ヌクレオチドを酵素的に連結する。そのよう
なリガーゼにはたとえば、T4 DNAリガーゼ、Taqリガーゼ、大腸菌リガ
ーゼなどが含まれる。別の方法としては、縮合剤を用いて隣接するX量体ヌクレ
オチド前駆体を化学的に連結してもよい。適している縮合剤には、たとえば、カ
ルボジイミド、臭化シアン誘導体などがある。ステップ3は、連結できたX量体
ヌクレオチド産物を質量分析法で解析する。
XLA is another common method of creating a set of overlapping and half-overlapping X-mer nucleotides. The method has three basic steps (FIG. 5). In step 1, a mixture of X-mer nucleotides representing all possible X-mer nucleotide sequences, or a subset thereof, is capable of hybridizing at random sites in the target nucleic acid sequence according to Watson-Crick base pairing rules. To Step 2 hybridizes adjacent to each other using a ligase, such as DNA ligase, to help form a phosphodiester bond to join two adjacent bases on separate oligonucleotides. X-mer nucleotides are linked enzymatically. Such ligases include, for example, T4 DNA ligase, Taq ligase, E. coli ligase, and the like. Alternatively, adjacent X-mer nucleotide precursors may be chemically linked using a condensing agent. Suitable condensing agents include, for example, carbodiimides, cyanogen bromide derivatives, and the like. In step 3, the ligated X-mer nucleotide product is analyzed by mass spectrometry.

【0162】 n種のX量体ヌクレオチド間における重なり合いの程度は、調べているX量体
ヌクレオチド混合物の配列の完全さに依存している。たとえば、4,096種の
6量体ヌクレオチドすべてが調べている混合物に存在する場合、でき上がったn
種のX量体ヌクレオチド間の最大限の重なり合いが可能である。6量体ヌクレオ
チドで可能性のある4,096種のサブセットしかない場合、n種のX量体ヌク
レオチド間の重なり合いは少なくなる。
The degree of overlap between the n X-mer nucleotides depends on the completeness of the sequence of the X-mer nucleotide mixture under investigation. For example, if all 4,096 hexameric nucleotides are present in the mixture under investigation, the resulting n
Maximum overlap between species X-mer nucleotides is possible. If there are only 4,096 possible subsets of hexamer nucleotides, there will be less overlap between the n Xmer nucleotides.

【0163】 この方法において反応を行う条件は、上述した条件に似ている。媒体のpHは
通例約4.5から9.5の範囲であり、さらに通例では約5.5から8.5の範
囲にあり、好ましくは約6から8の範囲である。
The conditions for carrying out the reaction in this method are similar to the conditions described above. The pH of the medium is typically in the range of about 4.5 to 9.5, more usually in the range of about 5.5 to 8.5, and preferably in the range of about 6 to 8.

【0164】 反応は、望ましい連結産物を作成するのに充分な時間で行う。一般に全方法を
実行するのにかかる時間は約10分間から200分間である。通例、時間は最小
限にすることが望ましい。
The reaction is performed for a time sufficient to produce the desired ligation product. Generally, the time required to perform the entire method is from about 10 minutes to 200 minutes. It is usually desirable to minimize time.

【0165】 反応温度は、用いるポリメラーゼの型、標的とX量体ヌクレオチドの濃度、お
よび混合物中のX量体ヌクレオチドの熱力学特性によって、約0℃から約95℃
にすることができる。PEAやPEACAの場合と同様に、インキュベートする
温度にサイクルを持たせることが有利なのかも知れない。サイクルを持たせるこ
とによって、標的の構造化された領域をX量体ヌクレオチドの結合部分に曝し、
その後の伸長を助け、伸長産物の生産を促進する可能性がある。
The reaction temperature will vary from about 0 ° C. to about 95 ° C., depending on the type of polymerase used, the concentration of target and X-mer nucleotides, and the thermodynamic properties of the X-mer nucleotides in the mixture.
Can be As in the case of PEA and PEACA, it may be advantageous to have a cycle of the incubation temperature. Cycling exposes the structured region of the target to the binding portion of the X-mer nucleotide,
It may assist in subsequent extension and promote production of extension products.

【0166】 リガーゼの濃度は通例、経験的妥当性によって決める。好ましくは、標的核酸
と特異的にハイブリッドを形成しているX量体ヌクレオチドのすべてとはいかな
くても、そのほとんどを結合するのに充分な濃度で用いる。主な制限要因は一般
に反応時間と試薬の費用である。
[0166] The concentration of ligase is usually determined by empirical validity. Preferably, it is used at a concentration sufficient to bind most, if not all, of the X-mer nucleotides specifically hybridized to the target nucleic acid. The main limiting factors are generally reaction time and reagent cost.

【0167】 各X量体ヌクレオチド前駆体の濃度は、一般にPEAに関して上述した通りで
あり、上で議論したように熱安定性に従って調整してもよい。X量体ヌクレオチ
ド前駆体に対する標的の絶対的な比率は経験的に定める。
The concentration of each X-mer nucleotide precursor is generally as described above for PEA and may be adjusted according to thermal stability as discussed above. The absolute ratio of target to X-mer nucleotide precursor is determined empirically.

【0168】 X量体ヌクレオチド混合物の5’末端におけるリン酸化のレベルは、連結の程
度(連結産物の全体数)および連結産物の長さ(n値)に影響しうる。連結の程
度と長さは、X量体ヌクレオチドの3’末端で連結を阻止するような修飾を導入
することによっても制御できる。1つの方法では、2セットのX量体ヌクレオチ
ド混合物を1つの反応混合物に一緒に入れる。最初のX量体ヌクレオチド混合物
におけるX量体ヌクレオチドは、5’リン酸化末端と3’をブロックした末端を
持ち(p−y)、二番目のX量体ヌクレオチド混合物のX量体ヌクレオチドは、
5’も3’もヒドロキシ末端(o−o)を持っている。これによってo−o/p
−yを形成する2つのX量体ヌクレオチド連結産物しか生じない。3’末端のブ
ロックは、たとえば、3’−リン酸基、3’−ターミナルジデオキシ基のような
非天然の基のような縮合を受けない基、ポリマーあるいは表面、あるいは結合を
阻止するその他の手段を用いて行うことができる。2つのセットを共に最適化で
きるので、この方法は情報上大きな利点を持っている。
The level of phosphorylation at the 5 'end of a mixture of X-mer nucleotides can affect the degree of ligation (total number of ligation products) and the length of ligation products (n-value). The degree and length of ligation can also be controlled by introducing modifications that prevent ligation at the 3 'end of the X-mer nucleotide. In one method, two sets of X-mer nucleotide mixtures are put together in one reaction mixture. The X-mer nucleotides in the first X-mer nucleotide mixture have a 5 ′ phosphorylated end and a 3′-blocked end (py), and the X-mer nucleotides in the second X-mer nucleotide mixture are:
Both 5 'and 3' have hydroxy ends (oo). This gives oo / p
Only two X-mer nucleotide ligation products forming -y result. Blocks at the 3 'end may be non-condensable groups, such as non-natural groups such as 3'-phosphate groups, 3'-terminal dideoxy groups, polymers or surfaces, or other means of preventing binding. Can be performed. This method has significant information advantages because the two sets can be optimized together.

【0169】 連結の程度や長さを制御するために修飾されたX量体ヌクレオチドの利用は、
イオン化効率を高めるためにイオン化標識を取りこむことと組合せることができ
る。最初のX量体ヌクレオチド混合物のX量体ヌクレオチドは、5’リン酸化末
端およびブロックし、標識した3’末端を持つ(p−z)。二番目のX量体ヌク
レオチド混合物におけるX量体ヌクレオチドは、5’および3’の両方がヒドロ
キシル末端である(o−o)。これによって2つのX量体ヌクレオチドはo−o
/p−zを形成する連結産物しか生じない。zで表される基は、3’ヒドロキシ
ル基を介して結合した第四級アンモニウム基のような、ブロックとイオン化タグ
の両方という2つの目的を果す1つの官能基でありうるし、ヌクレオシド塩基に
取り付けられた別のイオン化タグ付を伴った、ブロックのための3’ジデオキシ
基のように別々の機能性で表すこともできる。
The use of modified X-mer nucleotides to control the extent and length of ligation
It can be combined with incorporation of ionization labels to increase ionization efficiency. The X-mer nucleotides of the initial X-mer nucleotide mixture have a 5 'phosphorylated end and a blocked, labeled 3' end (p-z). The X-mer nucleotides in the second X-mer nucleotide mixture are both 5 'and 3' hydroxyl-terminal (oo). This allows the two X-mer nucleotides to be oo
Only ligation products forming / pz are produced. The group represented by z can be a single functional group that serves two purposes, both as a block and an ionization tag, such as a quaternary ammonium group attached through a 3 'hydroxyl group, and can be attached to a nucleoside base. It can also be represented by a separate functionality, such as a 3 'dideoxy group for blocking, with another ionization tag attached.

【0170】 PEA、PEACAおよびXLAは数多くの望ましい特性を持っている。第一
に、すべて溶液に基づいたシステムであり、標準溶液の質量作用および拡散過程
によって左右される。このことは、表面を基にしたアレイ上におけるハイブリッ
ド形成システムとは対照的であり、アレイ上では、プローブは物理的に表面に取
り付けられており、拡散することができず、ハイブリッド形成の動態が遅くなる
。表面に結合したアレイに対して、本発明では、標的配列に結合する非常に多様
なオリゴヌクレオチドを特徴としている。このことによってX量体ヌクレオチド
結合およびその後の酵素反応の全体的効率が高くなる可能性がある。さらに、X
量体ヌクレオチド前駆体は短いので、分子内構造を形成する可能性は低くなる。
[0170] PEA, PEACA and XLA have a number of desirable properties. First, they are all solution-based systems, which depend on the mass action and diffusion process of the standard solution. This is in contrast to hybridization systems on surface-based arrays, where the probes are physically attached to the surface, cannot diffuse, and the kinetics of hybridization are reduced. Become slow. For surface-bound arrays, the invention features a great variety of oligonucleotides that bind to target sequences. This may increase the overall efficiency of X-mer nucleotide binding and subsequent enzymatic reactions. Furthermore, X
Because the monomeric nucleotide precursors are short, they are less likely to form intramolecular structures.

【0171】 第二に、PEA、PEACAおよびXLAは特異性の高い酵素反応に有利であ
る。PEAおよびPEACAの場合、完全な2本鎖に対する特異性の高さは本質
的に、正しい標的配列とハイブリッド形成しているプライマーだけを伸長するこ
とによって(およびそれ故検出に寄与する)ハイブリッド形成過程を「校正(pro
of reading)」するように作用する。この「校正」によって単独で行われたハイ
ブリッド形成法により得られたものをアッセイする際に全体としての特異性が高
められる可能性がある。ハイブリッド形成の効率と特異性はXLAにおけるリガ
ーゼ酵素によっても高められる可能性がある。
Second, PEA, PEACA and XLA are advantageous for highly specific enzyme reactions. In the case of PEA and PEACA, the high specificity for a perfect duplex is essentially due to the hybridization process by extending only those primers that are hybridizing to the correct target sequence (and thus contributing to detection). `` Calibration (pro
of reading). This “proofreading” may increase the overall specificity when assaying those obtained by the hybridization method performed alone. Hybridization efficiency and specificity may also be enhanced by the ligase enzyme in XLA.

【0172】 第三に、ハイブリッド形成それ自体の検出に頼る表面に基づいたアレイハイブ
リッド形成システムとは異なって、PEA、PEACAおよびXLAは一時的に
安定なプライマー標的相互作用さえも検出することができる。X量体ヌクレオチ
ド前駆体と標的との相互作用の時間は、ポリメラーゼあるいはリガーゼが認識し
、作用するのに充分な長さあればよい。このことによって任意の標的配列が複数
の前駆体の結合とそれに続く伸長あるいは連結反応に対する鋳型として作用する
ことができる。このサイクリングと一時的事象の検出能力によって表面に基づい
たハイブリッド形成のアッセイで得られたものに対する方法の検出感度を全体と
して高めることができる。上で議論したように、反応サイクリングのこの型は、
伸長あるいは連結反応の間、温度にサイクルを持たせることによって著しく促進
することができる。
Third, unlike surface-based array hybridization systems that rely on the detection of hybridization itself, PEA, PEACA and XLA can detect even transiently stable primer-target interactions. . The time of interaction between the X-mer nucleotide precursor and the target may be long enough for the polymerase or ligase to recognize and act. This allows any target sequence to act as a template for binding of multiple precursors and subsequent extension or ligation reactions. This ability to detect cycling and transient events can increase the overall detection sensitivity of the method to that obtained in surface-based hybridization assays. As discussed above, this type of reaction cycling
Cycling the temperature during the extension or ligation reaction can be significantly facilitated.

【0173】 最後に、方法により生じた伸長産物あるいは連結産物は、X量体ヌクレオチド
前駆体よりも大きな質量範囲を持っている。従って、反応しなかった前駆体から
生じるスペクトルのピークは、望ましい伸長産物あるいは連結産物の質量スペク
トルの特徴を妨害しないはずである。PEAおよびPEACAの場合、質量タグ
付したddNTPを利用する可能性があることも熟慮されている。このことによ
って、アッセイの柔軟性を大きくし、質量解析段階を多重化することができる。
5’あるいは3’リンカーを介してX量体ヌクレオチド前駆体に、塩基あるいは
糖あるいは鎖終結ヌクレオチドに直接、イオン化タグを取り入れることも熟慮さ
れている。このような特性は、アッセイの全体的な感度を高め、分離ステップを
単純化し、可能であればそのステップを除くのに役立ち、アッセイの自動化と試
料の処理能力を促進する。
Finally, the extension or ligation products generated by the method have a larger mass range than the X-mer nucleotide precursor. Thus, the spectral peaks resulting from unreacted precursor should not interfere with the mass spectral characteristics of the desired extension or ligation product. It is also contemplated that in the case of PEA and PEACA, the possibility of utilizing mass-tagged ddNTPs. This allows for greater assay flexibility and multiplexing of mass analysis steps.
The incorporation of an ionization tag into the X-mer nucleotide precursor via a 5 'or 3' linker, directly into a base or sugar or chain terminating nucleotide, is also contemplated. Such properties help to increase the overall sensitivity of the assay, simplify the separation step, and eliminate it if possible, and facilitate assay automation and sample throughput.

【0174】 ここで説明した最初3つの方法は溶液中で調べている標的を遊離な状態にする
ことに向けられている。しかしながら、XLA方法論は、アレイシステムにおけ
る全体的な解像検出力を高めるために、オリゴヌクレオチドのアレイとして、表
面に結合したオリゴヌクレオチドと結び付けて用いることができる。アレイは一
般に、いろいろなオリゴヌクレオチドのモザイクからなる表面を含み、オリゴヌ
クレオチドは表面上で不連続に、判っている領域に個々に並んでいる。大量のオ
リゴヌクレオチドを含む、そのような順に並んだアレイは、遺伝子型や遺伝子発
現の解析を高い処理能力で行うツールとして開発されてきた。固相支持体上で合
成されたオリゴヌクレオチドは、ハイブリッド形成により、独自に相補的な核酸
を認識し、特異的な標的配列を定め、遺伝子発現パターンを解析し、あるいは特
異的な遺伝子変異を同定するようにアレイを設計することができる。
The first three methods described here are directed to freeing the target under investigation in solution. However, XLA methodology can be used in conjunction with surface-bound oligonucleotides as an array of oligonucleotides to increase the overall resolution power in the array system. Arrays generally include a surface consisting of a mosaic of various oligonucleotides, the oligonucleotides being discontinuous on the surface, individually lining up in known areas. Such ordered arrays containing large amounts of oligonucleotides have been developed as tools for high-throughput analysis of genotype and gene expression. Oligonucleotides synthesized on the solid support recognize unique nucleic acids by hybridization, define specific target sequences, analyze gene expression patterns, or identify specific gene mutations The array can be designed to

【0175】 本発明は、支持体に取り付けたオリゴヌクレオチドを用いて実践してもよい。
図6を参考にすれば、本発明では、DNAアレイのようなオリゴヌクレオチドの
アレイは、ある種の光切断あるいは化学的切断できるリンカーを介してDNAプ
ローブを3’末端で表面に取り付けるように作成することができる。リンカーは
光、化学物質、酸化、還元、酸不安定性、塩基不安定性および酵素的方法によっ
て切断することができる。このような表面に結合したプローブはまた、5’末端
にリン酸をもっている。光切断リンカーの見本は、WO95/04160などで
説明されているようなo−ニトロベンジル基に基づくようなものである。還元に
よって切断できるリンカーの見本は、ジチオスレイトールあるいはβ−メルカプ
トエタノールのような穏やかな還元剤によって切断するジチオエート機能性を持
つものがある。不安定で切断できるリンカーの見本は、リンカーの成分としての
5’−N−ホスホアミダイトヌクレオチド間結合あるいはヌクレオチドを含むも
のなどである。塩基不安定性で切断できるリンカーは、リンカーの成分としてリ
ボヌクレオチドを含むようなものなどである。
The present invention may be practiced with oligonucleotides attached to a support.
Referring to FIG. 6, according to the present invention, an oligonucleotide array such as a DNA array is formed so that a DNA probe is attached to the surface at the 3 ′ end via a kind of photocleavable or chemically cleavable linker. can do. Linkers can be cleaved by light, chemical, oxidation, reduction, acid labile, base labile and enzymatic methods. Probes bound to such a surface also have a phosphate at the 5 'end. An example of a photocleavable linker is as based on the o-nitrobenzyl group as described in WO95 / 04160 and the like. Examples of linkers that can be cleaved by reduction include those with a dithioate functionality that is cleaved by mild reducing agents such as dithiothreitol or β-mercaptoethanol. Examples of unstable and cleavable linkers include those containing 5'-N-phosphoramidite internucleotide linkages or nucleotides as components of the linker. Linkers that can be cleaved by base instability include those that contain ribonucleotides as a component of the linker.

【0176】 図6を参考にすれば、アレイに基づいたX量体ヌクレオチド連結アッセイ(A
XLA)には4つのステップが含まれている。ステップ1では、上述の連結反応
に適合した条件下で、標的試料がアレイの表面に結合したプローブとハイブリッ
ドを形成する。標的核酸は標識されていないか、あるいは蛍光標識などで標識さ
れている。ステップ2では、X量体ヌクレオチド(リン酸化されていない)の混
合物をアレイに加え、ワトソン−クリックの塩基対法則に従って、標的と無作為
にハイブリッドを形成させる。ステップ3では、表面に結合したオリゴヌクレオ
チドに隣接してハイブリッドを形成したX量体ヌクレオチドを上述のようにDN
Aリガーゼを用いて連結する。表面に結合しているオリゴヌクレオチドだけが末
端5’リン酸を持っているので、DNAプローブに隣接してハイブリッドを形成
している6量体ヌクレオチドX量体ヌクレオチド間にだけ連結は起き、互いに隣
接し合って、あるいは標的のほかの部分とハイブリッドを形成している6量体ヌ
クレオチドX量体ヌクレオチド間では連結は起きない。ステップ4では、連結し
たX量体ヌクレオチドを表面から切断し、特徴ごとに(あるいは特徴のセットで
)質量分析法を用いて解析する。この方法において連結反応を行う条件は、上述
した条件に似たものである。
Referring to FIG. 6, an array-based X-mer nucleotide ligation assay (A
XLA) includes four steps. In step 1, the target sample hybridizes with the probe bound to the surface of the array under conditions compatible with the ligation reaction described above. The target nucleic acid is unlabeled or labeled with a fluorescent label or the like. In step 2, a mixture of X-mer nucleotides (not phosphorylated) is added to the array and allowed to hybridize randomly with the target according to Watson-Crick base pairing rules. In step 3, the X-mer nucleotide hybridized adjacent to the oligonucleotide bound to the surface is DNated as described above.
Ligation using A ligase. Since only oligonucleotides attached to the surface have terminal 5 'phosphates, ligation only occurs between hexamer nucleotides and X-mer nucleotides that form a hybrid adjacent to the DNA probe and are adjacent to each other. No ligation takes place between hexamer nucleotides Xmer nucleotides in tandem or hybridizing to other parts of the target. In step 4, the linked X-mer nucleotide is cleaved from the surface and analyzed for each feature (or set of features) using mass spectrometry. The conditions for performing the ligation reaction in this method are similar to the conditions described above.

【0177】 オリゴヌクレオチドの切断段階およびマトリックスの助けを借りたイオン化は
同時に行ってもよい。これには、ハイブリッド形成、オリゴヌクレオチドの光切
断、およびマトリックス形成とイオン化に必要な条件の間に適合性のあるシステ
ムが求められるが、微量力価ディシュのような反応容器から他のものに切断され
た産物を移す必要性はなくなる。さらに、解析の前の光切断段階の後で、連結産
物が1つの特徴からほかの特徴へ拡散する可能性を最小限にできる。
The cleavage step of the oligonucleotide and the ionization with the aid of the matrix may be performed simultaneously. This requires a system that is compatible between the conditions required for hybridization, photocleavage of oligonucleotides, and matrix formation and ionization, but requires cleavage from reaction vessels such as microtiter dishes to others. There is no need to transfer the produced product. In addition, the likelihood that the ligation product will diffuse from one feature to another after the photocleavage step prior to analysis can be minimized.

【0178】 上の様式において、質量数複雑度(MNC、以下の議論を参照)は、アレイの
実際の特徴数を掛け合わせた、X量体ヌクレオチド前駆体のMNC(以下の議論
を参照)となる。この状況で、6量体ヌクレオチドのオリゴヌクレオチド(4,
096の特徴)すべてのアレイを作り、X量体ヌクレオチド混合物でXLAを行
うと、1kBのDNA断片よりも大きな新規配列に充分な程度の合計有効特徴数
ができる。この方法は、アレイの情報内容をさらに増やすために非均一アレイ構
造と組合せることもできる。そのような非均一アレイ構造には、限定するもので
はなく、例示のようなものとして、X量体ヌクレオチドの中の定められた部位で
、4つの天然塩基すべてと対になれる普遍的な塩基あるいは天然塩基の限られた
一部と対になる変性塩基のどちらかを取り込むことが含まれる。このような型の
構造の特徴は、表面に基づいたハイブリッド形成アレイシステムに関して記載さ
れている(Pevzner P.A., et al., J. Biomolecular Structure Dynamics 9, 399
(1991))。
In the above format, the mass number complexity (MNC, see discussion below) is multiplied by the actual feature number of the array, the MNC of the X-mer nucleotide precursor (see discussion below). Become. In this situation, the hexameric nucleotide oligonucleotide (4,4
096 Features) Making all arrays and performing XLA with a mixture of X-mer nucleotides yields a sufficient number of total effective features for new sequences larger than 1 kB DNA fragment. This method can also be combined with a non-uniform array structure to further increase the information content of the array. Such non-uniform array structures include, but are not limited to, a universal base or a pair that can be paired with all four natural bases at a defined site in the X-mer nucleotide, as an example. Includes the incorporation of either modified base that pairs with a limited portion of the natural base. The features of this type of structure have been described for surface-based hybridization array systems (Pevzner PA, et al., J. Biomolecular Structure Dynamics 9, 399).
(1991)).

【0179】 (前駆体X量体ヌクレオチド混合物の設計) 上述した各型のアッセイにおける検出力は、標的核酸を調べるために用いられ
るX量体ヌクレオチド混合物の特性に依存している。上で議論したように、異な
った配列を持つX量体ヌクレオチド間における質量の重なり合いの程度が高いの
は、たった4つの組み立て単位で構成されるX量体ヌクレオチドの避け難い結論
である(図7aのヒストグラム参照)。本発明の試薬は、曖昧さを減らすように
、従って標的核酸の配列を解析するために質量分析法を利用する適用のすべてに
おいて検出力を高めるように設計されている。高い質量数複雑度(MNC(Ω)
)とカバレージ複雑度(CC(Ω))を持った天然の、および質量を変更したX
量体ヌクレオチド前駆体の混合物(Ω)を用いることによって、この減少は達成
できる。さらに、発明の混合物は、標的核酸の配列情報を決めるという目標をも
つようなどのような適用において利用してもよいという意味で一般的であり、普
遍的である。さらに、たとえば、突然変異の存在、位置あるいは正体を含むよう
な、標的核酸配列に関する事前情報を参考にしないで混合物を設計してもよい。
しかしながら、このことは、事前に何らかの情報が判っているような標的核酸配
列を解析するのに混合物が役立たないということを意味するものでもなければ、
事前情報が質量スペクトルの解釈に役立たないということを意味するものでもな
い。
Design of Precursor X-mer Nucleotide Mixture The power in each type of assay described above depends on the properties of the X-mer nucleotide mixture used to probe the target nucleic acid. As discussed above, the high degree of mass overlap between X-mer nucleotides with different sequences is an unavoidable conclusion of an X-mer nucleotide composed of only four building units (FIG. 7a). Histogram). The reagents of the present invention are designed to reduce ambiguity and thus increase power in all applications utilizing mass spectrometry to analyze the sequence of a target nucleic acid. High mass number complexity (MNC (Ω)
) And mass-modified X with coverage complexity (CC (Ω))
This reduction can be achieved by using a mixture of monomeric nucleotide precursors (Ω). Furthermore, the mixtures of the invention are general and universal in the sense that they may be used in any application that has the goal of determining the sequence information of the target nucleic acid. In addition, mixtures may be designed without reference to prior information regarding the target nucleic acid sequence, for example, including the presence, location, or identity of the mutation.
However, this does not mean that the mixture is not useful for analyzing a target nucleic acid sequence for which some information is known in advance,
It does not mean that prior information is not useful for the interpretation of the mass spectrum.

【0180】 特別な適用(たとえば、突然変異の検出)については、アッセイの検出力は、
任意の成功率、たとえば95%で問題が解決するような(この特別な例における
突然変異の検出)長さの標的核酸で測定する。アッセイの検出力が増すにつれて
、任意の成功率で解析できる長さも増える。任意の長さが解析できる成功率につ
いても同様である。使い易さの良い基準は、自動DNAゲル電気泳動シークエン
サーで分析できるDNAの長さ、大体500塩基くらいである。理に適った目標
は、500塩基の標的を>95%成功率で解析することである。
For specific applications (eg, mutation detection), the power of the assay is
It is measured with a target nucleic acid of such length that the problem is solved at any success rate, eg 95% (detection of the mutation in this particular example). As the power of the assay increases, so does the length that can be analyzed at any success rate. The same applies to the success rate at which any length can be analyzed. A good criterion for ease of use is the length of DNA that can be analyzed with an automated DNA gel electrophoresis sequencer, about 500 bases. A reasonable goal is to analyze a 500 base target with a> 95% success rate.

【0181】 アッセイの理論的な検出力を決めるためには、ランダムに引いてきたDNA配
列あるいはゲノムデータベースから引いてきたゲノムDNA中で典型的な標的に
対するX量体ヌクレオチドの質量スペクトルをシミュレーションし、結果から望
ましい情報を抽出できるかどうかを調べれば十分である。しかしながら、多くの
代替アッセイの設計が考慮されている場合特に、これは時間のかかる処理である
。従って、以下に説明するように、アッセイ検出力の測定の代わりになるプロキ
シが設定されている。アッセイはこのプロキシを用いて最適化する。 最終的な
解析はアッセイのシミュレーションを介して行われる。
To determine the theoretical power of the assay, simulate the mass spectrum of X-mer nucleotides for a typical target in a randomly drawn DNA sequence or genomic DNA drawn from a genomic database, It is enough to see if the desired information can be extracted from the results. However, this is a time consuming process, especially when many alternative assay designs are considered. Therefore, a proxy has been set up to replace assay power measurement, as described below. The assay is optimized using this proxy. Final analysis is performed via simulation of the assay.

【0182】 最適化に用いられる測定は、上で定義した平均の曖昧さ(A(Ω))である。 (A(Ω))は、各反応混合物におけるX量体ヌクレオチドの可能性ある産物
の質量ヒストグラムを計算し、次いで個々の産物それぞれと混同できる産物の平
均数を計算することによって与えられる。産物の長さがN、混合物iに対するヒ
ストグラムが、質量mでhi(m)個持っている場合(すなわち、この混合物に
おいて可能性のあるhi(m)個の産物の質量はmである)、平均の曖昧さは合
計i(合計m(hi(m)2/(4N)))である。最適化過程は、ヒストグラム
をできるだけ平坦に広くする試みと考えることができる(図7bおよび7c)。
The measure used for optimization is the average ambiguity (A (Ω)) defined above. (A (Ω)) is given by calculating the mass histogram of potential products of X-mer nucleotides in each reaction mixture and then calculating the average number of products that can be confused with each individual product. If the product length is N and the histogram for mixture i has hi (m) masses m (ie, the mass of possible hi (m) products in this mixture is m), The average ambiguity is the sum i (total m (hi (m) 2 / (4 N ))). The optimization process can be considered as an attempt to make the histogram as wide and flat as possible (FIGS. 7b and 7c).

【0183】 短い単語による内容の完全な決定が望ましい場合、ヒストグラムは1つよりも
大きいピークを持ってはならないことにここで気付くべきである。この場合、最
適化プロトコールは(A(Ω))を減らすよりもむしろ、ヒストグラムの最大ピ
ークの高さを減らすようにすべきである。各質量から1つのオリゴヌクレオチド
を選択し、それを別々の混合物に入れることによって、短い単語による完全な解
析に必要な混合物を作成する。このことによって、選択したX量体ヌクレオチド
と明瞭に関係している混合物の解析において特別な質量を検出することができる
。従って最終的なヒストグラムの最大ピークの高さによって混合物の数が決まる
If a complete determination of the content by short words is desired, it should be noted here that the histogram should not have more than one peak. In this case, the optimization protocol should reduce the height of the largest peak in the histogram, rather than reduce (A (Ω)). By selecting one oligonucleotide from each mass and placing it in a separate mixture, the mixture required for complete short word analysis is created. This allows specific masses to be detected in the analysis of mixtures that are clearly related to the selected X-mer nucleotide. Thus, the height of the largest peak in the final histogram determines the number of mixtures.

【0184】 アッセイの検出力の指標である、質量数複雑度(MNC)は、(A(Ω))を
可能性のある産物の総数に分けることによって決められる。産物の数が異なって
いるようなアッセイを比較する場合、これは役に立つ測定法である。我々のシミ
ュレーションによれば、この方法で計算したMNCは、突然変異を検出するため
の、突然変異の型および位置を同定するための、および1つの核酸多型の遺伝子
型を決めるための、理論的検出力に単調に関係していることが判った。従って、
このプロキシで最適化するのは適当なことである。参考までに、n量体ヌクレオ
チドのオリゴヌクレオチドすべてについて表面に結合したプローブを持つアレイ
では曖昧さは常に1であり、有効な特徴数はオリゴヌクレオチドプローブの数に
等しい。
Mass number complexity (MNC), a measure of the power of the assay, is determined by dividing (A (Ω)) by the total number of potential products. This is a useful measurement when comparing assays where the number of products is different. According to our simulations, the MNC calculated in this way can be used to detect mutations, identify the type and location of mutations, and determine the genotype of a single nucleic acid polymorphism. It was found that it was monotonically related to the target power. Therefore,
It is reasonable to optimize with this proxy. For reference, ambiguity is always one for arrays with probes bound to the surface for all oligonucleotides of n-mer nucleotides, and the number of valid features is equal to the number of oligonucleotide probes.

【0185】 上で述べたように、設計過程の主な目標は、上で定義した平均の曖昧さ(A(
Ω))を減らすことである。6量体ヌクレオチドの1つの反応混合物で天然の塩
基のみが用いられる場合、上で与えられた式を用いて曖昧さとMNCは固定し(
MNC=53)、標的の均一な断片によって得られた情報と同等である。5−ヨ
ードシチジン、5−フルオロウリジンおよび2’−O−メチルグアノシンのよう
な修飾した塩基は、修飾によってある種の塩基を選択的に置き換えることによっ
てオリゴヌクレオチドの曖昧さをなくすために用いることができる。たとえば、
ACGTによって天然塩基を示し、A*G*C*T*によって修飾したセットを
示した場合、オリゴヌクレオチドA*TATATTはTATATATというオリ
ゴヌクレオチドからの質量によって区別することができる。従って、最適化とは
、適切な置換を選択し、利用できるホスホラミダイト塩基に制約を加え、合成戦
略、連結あるいは伸長の長さの程度、前駆体オリゴヌクレオチドの長さ、および
反応混合物の数を選択する過程である。
As mentioned above, the main goal of the design process is to define the average ambiguity (A (
Ω)). If only natural bases are used in one reaction mixture of hexameric nucleotides, the ambiguity and MNC are fixed using the formula given above (
(MNC = 53), equivalent to the information obtained with a homogeneous fragment of the target. Modified bases such as 5-iodocytidine, 5-fluorouridine and 2'-O-methylguanosine can be used to disambiguate oligonucleotides by selectively replacing certain bases by modification. it can. For example,
When a natural base is indicated by ACGT and a modified set is indicated by A * G * C * T *, the oligonucleotide A * TATATT can be distinguished by the mass from the oligonucleotide TATATAT. Thus, optimization involves selecting the appropriate substitutions, limiting the available phosphoramidite bases, selecting the synthesis strategy, the extent of ligation or extension, the length of the precursor oligonucleotide, and the number of reaction mixtures. It is the process of doing.

【0186】 図8は、X量体ヌクレオチド前駆体X量体ヌクレオチドが個々に6量体ヌクレ
オチドに合成される場合のPEAに関する最適化過程を図解したものである。過
程では,1つの反応混合物を用いて、標的を7量体ヌクレオチドの短い単語で繰
り返すために、天然ジデオキシヌクレオチドである鎖終結ヌクレオシド三リン酸
を用いて、1つのヌクレオチドでX量体ヌクレオチドを伸長する。最適化過程は
、できてくる7量体ヌクレオチド産物のヒストグラムが広く、平らになるように
、6量体ヌクレオチド前駆体の完全なセットを創ることに向けられている。
FIG. 8 illustrates the optimization process for PEA when the X-mer nucleotide precursor X-mer nucleotides are individually synthesized into hexamer nucleotides. In the process, the X-mer nucleotide is extended by one nucleotide using the natural dideoxynucleotide, the chain-terminating nucleoside triphosphate, to repeat the target with a short word of the 7-mer nucleotide using one reaction mixture. I do. The optimization process is directed at creating a complete set of hexamer nucleotide precursors so that the resulting histogram of the 7-mer nucleotide product is wide and flat.

【0187】 図解するために、図8のアルゴリズムには、2つのアデニル酸誘導体(A)、
すなわち、それぞれ330および375の質量を持つ、2’−デオキシアデノシ
ンおよび2’−O−メチル−2,6−ジアミノプリン、2つのシチジル酸誘導体
(C)、すなわち、それぞれ306および434の質量を持つ2’−デオキシシ
チジンおよび2−デオキシ−5−ヨードシチジン、2つのグアニル酸誘導体(G
)、すなわち、それぞれ346および376の質量を持つ2’−デオキシグアノ
シンおよび2’−O−メチルグアノシン、および2つのチミジル酸誘導体(T)
、すなわち、それぞれ321および433の質量を持つ2’−デオキシチミジン
および2’−デオキシ−5−ヨードウリジンを用いている。
To illustrate, the algorithm of FIG. 8 includes two adenylate derivatives (A),
That is, 2'-deoxyadenosine and 2'-O-methyl-2,6-diaminopurine, having two masses of 330 and 375, respectively, and two cytidylic acid derivatives (C), ie, having masses of 306 and 434, respectively. 2'-deoxycytidine and 2-deoxy-5-iodocytidine, two guanylic acid derivatives (G
), Ie, 2′-deoxyguanosine and 2′-O-methylguanosine with masses of 346 and 376, respectively, and two thymidylate derivatives (T)
I.e., 2'-deoxythymidine and 2'-deoxy-5-iodouridine having masses of 321 and 433, respectively.

【0188】 すべて天然の6量体ヌクレオチドの混合物を考えることから開始する。次いで
、混合物の質量ヒストグラムを計算し、ピークの大きさによって質量を区分けす
る(頻度)。最も高い頻度を持つピーク(任意の質量で6量体ヌクレオチドの最
大数)からX量体ヌクレオチドを選択し、そのようなX量体ヌクレオチドについ
て上述の試薬を用いて代替質量を計算する。次いで、この再振り分けによって平
らなヒストグラムができるという条件で、質量ヒストグラムで最も低い頻度を持
つ代替質量にX量体ヌクレオチドを再振り分けする。再振り分けできるようなピ
ークの高いX量体ヌクレオチドがなかった場合、続いて小さなピークからX量体
ヌクレオチドを選択し、調べる。一旦X量体ヌクレオチドをうまく位置決めし、
再振り分けしたら、完全な質量ヒストグラムを再び算出し、説明した基準に従っ
て、再振り分けできるX量体ヌクレオチドが無くなるまで過程を繰り返す。
Start by considering a mixture of all-natural hexameric nucleotides. Then, a mass histogram of the mixture is calculated, and the mass is classified according to the peak size (frequency). X-mer nucleotides are selected from the peak with the highest frequency (maximum number of hexamer nucleotides at any mass), and an alternative mass is calculated for such X-mer nucleotides using the reagents described above. The X-mer nucleotide is then redistributed to the alternative mass with the lowest frequency in the mass histogram, provided that this re-allocation results in a flat histogram. If none of the X-mer nucleotides has a high peak that can be reassigned, then the X-mer nucleotide is selected from the smaller peak and examined. Once the X-mer nucleotides have been successfully located,
Once reassigned, the complete mass histogram is calculated again and the process is repeated according to the criteria described until there are no more X-mer nucleotides available for reassignment.

【0189】 上の最適化過程の結果として、30より少ない平均の曖昧さが用いた分子につ
いて観察される。図7bおよびcにおける最終質量ヒストグラムに上述した平均
の曖昧さに関する式を適用することによって、これは計算される。この場合、質
量ヒストグラムの各ピークは、7量体ヌクレオチドについて可能性のある全部で
16,384種のうち約30種を含んでいる(図7bおよびc)。これによって
先に示し、上述した式によって計算したMNCはおよそ559となる(表I参照
)。
As a result of the above optimization process, an average ambiguity of less than 30 is observed for the molecules used. This is calculated by applying the above average ambiguity equation to the final mass histograms in FIGS. 7b and c. In this case, each peak of the mass histogram contains about 30 out of a total of 16,384 possible heptamer nucleotides (FIGS. 7b and c). This gives an MNC of about 559, as shown earlier and calculated by the above equation (see Table I).

【0190】 シミュレーションによれば、MNCに関するその値は、95%の成功率で約0
.9kBの1本鎖DNAにおける1つの点突然変異を検出する能力に相当してい
る(表I)。この意味で、そのような混合物は、559の特徴を持つ表面に結合
したハイブリッド形成アレイと同等の情報を提供すると言われうる。本発明の利
点は、実践的な用途においてアレイはそうでないけれども、PEAアッセイは一
般的であるということである。このことは、上述のPEAと6量体ヌクレオチド
を用いて、平均95%の成功率で、0.9kBのいかなる標的配列でも点突然変
異を調べることができるというべきである。
According to simulations, the value for MNC is about 0 with a 95% success rate
. This corresponds to the ability to detect one point mutation in a 9 kB single-stranded DNA (Table I). In this sense, such a mixture can be said to provide information equivalent to a hybridization array bound to a surface with 559 features. An advantage of the present invention is that PEA assays are common, while arrays are not, in practical applications. This should indicate that with the PEA described above and hexamer nucleotides, point mutations can be examined for any target sequence of 0.9 kB with an average success rate of 95%.

【0191】 PEAについては、別の反応混合物に産物を分割するということは、用いた混
合物のおよその数によって曖昧さの減少を招くことになる。特に単純な1つの方
法は以下の通りである。4つの異なった反応混合物を作成する。それぞれの混合
物にはX量体ヌクレオチド前駆体すべてと4つの天然ジデオキシヌクレオチドタ
ーミネーターのうち1つだけが含まれている。4つの質量スペクトルのピークは
、特別な伸長物における7量体ヌクレオチドの末端に絶対的に割り振られる。こ
の方法では、MNCは4から2,075という値のうちの1つの要因によって増
加する。この値のMNCで1.6kBの2本鎖ヘテロ接合体のPCR産物におけ
る突然変異を検出することができる(表I参照)。同じ効果は、1つの反応で質
量タグ付した4つのジデオキシヌクレオチドターミネーターを用いることによっ
て得ることができる(図9参照)。この場合、3’末端のジデオキシヌクレオチ
ドの種類に従って、伸長された7量体ヌクレオチド産物の質量スペクトルが別々
に取り込まれるように質量タグを設計する。
For PEA, splitting the product into separate reaction mixtures will lead to reduced ambiguity depending on the approximate number of mixtures used. One particularly simple method is as follows. Make four different reaction mixtures. Each mixture contains all of the X-mer nucleotide precursors and only one of the four natural dideoxynucleotide terminators. The four mass spectral peaks are absolutely assigned to the terminus of the 7-mer nucleotide in the particular extension. In this way, the MNC is increased by one of the values from 4 to 2,075. Mutations in the 1.6 kB double-stranded heterozygous PCR product can be detected with this value of MNC (see Table I). The same effect can be obtained by using four mass-tagged dideoxynucleotide terminators in one reaction (see FIG. 9). In this case, the mass tag is designed so that the mass spectra of the extended 7-mer nucleotide product are separately captured according to the type of the dideoxynucleotide at the 3 ′ end.

【0192】 質量の曖昧さはさらに「ビニング」、すなわち、混合物の個々のサブセットに
よって標的を調べ、解析の間に調べたそれぞれの結果を組合せることによっても
減る可能性がある。混合物は、区分けすることによって、個々のX量体ヌクレオ
チドがそれぞれ、区分けした混合物の1つに入るように、ビニングしてもよい。
別の方法としては、任意のX量体ヌクレオチドが1つより多くの区分けした混合
物に入るように、混合物をビニングしてもよい。
Mass ambiguity may also be reduced by “binning”, ie, examining the target by individual subsets of the mixture and combining the results of each during the analysis. The mixture may be binned by partitioning such that each individual X-mer nucleotide is in one of the partitioned mixtures.
Alternatively, the mixture may be binned such that any X-mer nucleotide enters more than one partitioned mixture.

【0193】 発明の混合物あるいは区分けした混合物は、標的核酸配列の質量スペクトルに
おける曖昧さを望ましいどのようなレベルまででも減らすように設計してもよい
。標的核酸配列の短い単語の完全な内容が決められるように、曖昧さのレベルは
最低レベルまで減らしてもよい。
The mixtures or sectioned mixtures of the invention may be designed to reduce ambiguity in the mass spectrum of the target nucleic acid sequence to any desired level. The level of ambiguity may be reduced to a minimum level so that the full content of the short word of the target nucleic acid sequence can be determined.

【0194】 質量数複雑度に加えて、PEAの解像検出力と一般性は、X量体ヌクレオチド
混合物のカバレージ複雑度(CC(Ω))に依存している。シミュレーションに
よれば、理論的な最大CC(Ω)よりかなり小さいものを持つX量体ヌクレオチ
ド混合物は充分な解像検出力と一般性を持っていることが判っている。図10に
示されるように、6量体ヌクレオチドにおける総数4,096種のうち50%が
、標的の長さに大きな影響を与えない、任意の成功率で1つの突然変異を検出で
きるような最適化された6量体ヌクレオチド混合物から除かれうる。X量体ヌク
レオチドは混合物からさらに除かれるので、アッセイの検出力は急速に低下する
。この効果は、カバレージの一般性を保つためにはX量体ヌクレオチドの総数を
大量にすることと、しかし質量の重なり合いを減らすためにはX量体ヌクレオチ
ドの総数を少なくすることの間で成り立つ平衡によるものである。予測されるよ
うに、高い成功率のためにはX量体ヌクレオチド総数の比率を大きくする必要が
ある。直交する情報を持つために共通して最適化した2つの別々の混合物によっ
て標的を調べることにより、極めて高い成功率(>99%)が得られると予想さ
れる。
In addition to mass number complexity, the resolution power and generality of PEA depends on the coverage complexity (CC (Ω)) of the X-mer nucleotide mixture. Simulations have shown that X-mer nucleotide mixtures having significantly less than the theoretical maximum CC (Ω) have sufficient resolution power and generality. As shown in FIG. 10, 50% of the total 4,096 species in hexamer nucleotides are optimally capable of detecting one mutation at any success rate without significantly affecting target length. From the hexamerized hexamerized nucleotide mixture. As the X-mer nucleotides are further removed from the mixture, the power of the assay decreases rapidly. This effect is an equilibrium that is established between increasing the total number of X-mer nucleotides to maintain coverage generality, but decreasing the total number of X-mer nucleotides to reduce mass overlap. It is due to. As expected, a high success rate requires a high ratio of total X-mer nucleotides. Probing the target with two separate mixtures, commonly optimized to have orthogonal information, is expected to yield a very high success rate (> 99%).

【0195】 XLAについても、アッセイの検出力は、X量体ヌクレオチド前駆体混合物の
MNCおよびCC(Ω)に依存している。表Iに示すように、天然ヌクレオチド
で構成される配列の完全な6量体ヌクレオチド混合物を用いたXLAでは、約2
00というMNCが得られる。しかしながら、PEAについて最適化され、修飾
した6量体ヌクレオチド混合物を用いてXLAを行う場合、MNCは2倍に増加
し、約400となる。X量体ヌクレオチド前駆体における最適化されたヒストグ
ラムの特徴はPEAとXLAでは異なっていることに気付くべきである。一般に
、PEAについて最適化されたX量体ヌクレオチドのヒストグラムは平坦である
けれども、XLAについて最適化されたX量体ヌクレオチドのヒストグラムは質
量範囲の端に偏りを持ったニ峰性である。これは、X量体ヌクレオチド前駆体の
連結効果が、質量範囲の真ん中に集中するような、産物のヒストグラムを作り、
MNCを低くするからである。この傾向に抗してMNCを上げるためには、低い
質量と高い質量の境界に偏りを持った、X量体ヌクレオチド前駆体のヒストグラ
ムを作ることが役に立つ。
For XLA as well, the power of the assay is dependent on the MNC and CC (Ω) of the X-mer nucleotide precursor mixture. As shown in Table I, XLA using a complete hexameric nucleotide mixture of sequences composed of natural nucleotides resulted in approximately 2
An MNC of 00 is obtained. However, when performing XLA with a modified hexamer nucleotide mixture that has been optimized for PEA, the MNC increases by a factor of 2 to about 400. It should be noted that the characteristics of the optimized histogram for the X-mer nucleotide precursor are different for PEA and XLA. In general, while the histogram of the X-mer nucleotides optimized for PEA is flat, the histogram of the X-mer nucleotides optimized for XLA is bimodal with a bias toward the end of the mass range. This produces a product histogram in which the ligation effect of the X-mer nucleotide precursor is centered in the middle of the mass range,
This is because the MNC is lowered. To raise the MNC against this trend, it is helpful to create a histogram of the X-mer nucleotide precursor with a bias at the low and high mass boundaries.

【0196】 PEAの場合のように、多様なX量体ヌクレオチド混合物の決められたサブセ
ット標的を調べることによってXLAに関する複合体MNCを高めることができ
る。しかしながら、アッセイの一般性を保つために各前駆体はあらゆる他の前駆
体と連結する機会を持たなければならないので、XLAについては、X量体ヌク
レオチド前駆体の最適化したビニングは問題が多い。従って、SセットのX量体
ヌクレオチド前駆体を作り、アッセイ反応がX量体ヌクレオチド対を連結した場
合、S(S−1)/2個の反応混合物が創られることになる。
As in the case of PEA, complex MNCs for XLA can be enhanced by examining a defined subset target of a diverse mixture of X-mer nucleotides. However, for XLA, optimized binning of the X-mer nucleotide precursor is problematic, as each precursor must have the opportunity to link with any other precursor to maintain the generality of the assay. Thus, if an S-set of X-mer nucleotide precursors are made and the assay reaction connects X-mer nucleotide pairs, an S (S-1) / 2 reaction mixture will be created.

【0197】 上の議論から明らかなように、精密な最適化過程は、アッセイの型および求め
る情報の詳細によって変化する。ある例では、X量体ヌクレオチド前駆体すべて
の徹底的なリストを作り、最良のものを選択することができる。たとえば、以下
の6量体ヌクレオチド前駆体について説明している順列組合せ合成作戦を用いる
場合、この作戦は、現実的である。すなわち、可能性のある前駆体セットの数は
、224/6!であり、これは理に適った時間内に徹底的に解析できる数だからで
ある。さらに込み入った場合では、PEAについて説明したもののような最適化
アルゴリズムを用いる。
As will be apparent from the above discussion, the precise optimization process will depend on the type of assay and the details of the information sought. In one example, an exhaustive list of all X-mer nucleotide precursors can be made and the best one selected. For example, using the permutational combinatorial strategy described for the hexamer nucleotide precursor below, this strategy is realistic. That is, the number of potential precursor sets is 2 24/6 ! This is a number that can be thoroughly analyzed in a reasonable time. In the more complicated case, an optimization algorithm like that described for PEA is used.

【0198】 生じる可能性のある難しさは、分子の同位元素組成から生じるスペクトルにお
ける同位体ピークの存在である。それは、分子における個々の原子について特定
の同位元素の量を意味している。たとえば、天然の炭素は99%の炭素12と1
%の炭素13から成っている。代表的な7量体ヌクレオチドから成るオリゴヌク
レオチドは、約70個の炭素原子を持っており、別々の原子質量単位で2つのほ
とんど同じくらい強いピークを生じる。この問題に取り組むための1つの方法は
、同位体ピークをノイズ処理した高性能なデータ解析法を信頼することである。
これは、天然の同位体発生量を用いて、可能性のあるX量体ヌクレオチド伸長産
物の本当の質量分布を計算し、および/あるいは経験的に決めるものである。こ
の情報は、その後様々なX量体ヌクレオチドの同位体ピークの間における重なり
合いをノイズ処理するのに用いられる。この問題に取り組むためのもう1つの方
法は、X量体ヌクレオチド前駆体をサブセット混合物に区分けして、1つのサブ
セットには偶数の純粋な伸長あるいは連結主要質量だけが入り、もう1つのサブ
セットには奇数の主要質量だけが入るようにする。従って、主要質量が任意のサ
ブセット混合物では作られないために、N+1が優勢な同位体のピークは(主と
して炭素13による)は、もう1つの主要ピークを妨害することはできない。別
の方法では、精製した炭素12を用いてX量体ヌクレオチド前駆体を作成しても
よい。この方法では、基本的なヌクレオシド構成成分は、精製した、あるいは濃
縮した炭素12を含むヌクレオシド前駆体あるいは炭素源を含む培養液で培養し
た細菌あるいは酵母から単離することができる(たとえば、Crain, P. F., Meth
ods Enzymol.193, 782(1990), Nikonowica, D. P. et al., Nucleic Acids Res.
20, 4501(1992), Hall, K. B., Methods Enzymol. 261, 542(1995), Macallan
et al., Proc. Natl. Acad. Sci. USA95, 708(1998)を参照)。次いで標準プロ
トコールを用いて、自動合成のためにヌクレオシドを適当なホスホラミダイトに
変換する(たとえば、オリゴヌクレオチドと類縁体、実践的方法F. Eckstein(ed
itor) IRL Press, Oxford(1991)を参照)。同様の方法は、質量を変更した、あ
るいはイオン化タグ付したヌクレオチドを用いることによって導入された同位体
ピークで用いてもよい。質量タグあるいはイオン化タグは同位元素を濃縮した前
駆体から調製することができるし、別の方法では、フッ素、リンあるいはヨウ素
のような1つの同位体として天然に広く存在する要素で一部をあるいは全部を構
成することもできる。
A difficulty that can arise is the presence of isotopic peaks in the spectrum that result from the isotopic composition of the molecule. It means the amount of a particular isotope for each atom in the molecule. For example, natural carbon is 99% carbon 12 and 1
% Carbon-13. An oligonucleotide consisting of a representative heptamer nucleotide has about 70 carbon atoms and gives rise to two almost as strong peaks at different atomic mass units. One way to address this problem is to rely on high performance data analysis methods with noise processing of isotopic peaks.
This uses natural isotope yields to calculate and / or empirically determine the true mass distribution of potential X-mer nucleotide extension products. This information is then used to denoise the overlap between the isotopic peaks of the various X-mer nucleotides. Another approach to addressing this problem is to partition the X-mer nucleotide precursors into a mixture of subsets, with one subset containing only even pure elongation or ligation major masses and the other subset containing Only the odd major mass is included. Thus, the N + 1 dominant isotope peak (primarily due to carbon 13) cannot interfere with the other dominant peak, because the dominant mass is not created in any subset mixture. Alternatively, purified carbon 12 may be used to make an X-mer nucleotide precursor. In this method, the basic nucleoside components can be isolated from bacteria or yeast cultured in a culture solution containing a purified or enriched nucleoside precursor or carbon source containing carbon 12 (eg, Crain, PF, Meth
ods Enzymol. 193, 782 (1990), Nikonowica, DP et al., Nucleic Acids Res.
20, 4501 (1992), Hall, KB, Methods Enzymol. 261, 542 (1995), Macallan
Natl. Acad. Sci. USA 95, 708 (1998)). The nucleoside is then converted to the appropriate phosphoramidite for automated synthesis using standard protocols (eg, oligonucleotides and analogs, the practical method F. Eckstein (ed.
itor) IRL Press, Oxford (1991)). A similar method may be used with isotopic peaks introduced by using altered nucleotides or ionization tagged nucleotides. Mass tags or ionization tags can be prepared from isotope enriched precursors, or, alternatively, some or all of the naturally occurring elements as one isotope, such as fluorine, phosphorus or iodine. All may be configured.

【0199】 (分析段階) 反応混合物,あるいは精製したX量体ヌクレオチド産物は続いて、質量分析法
によって解析する。解析の詳細は技術上周知にことであり、ここでは繰り返さな
い。適している質量分析法は、酵素学における方法B. Karger & W. Hancock (ed
itor), Academic Press, San Diego, V270 (1996)および酵素学における方法J.
McCloskey (editor), Academic Press, San Diego, V193 (1990)に記載されてい
る。これらには、マトリックス支援型レーザー脱離/イオン化(MALDI)、
エレクトロスプレー(「ESI」)イオンサイクロトロン共鳴(「ICR」)、
フーリエ変換型および遅延型イオン抽出および上の組合せや変異型が含まれる。
適した質量解析機には、単一4極、3元4極(MS/MS)、フーリエ変換およ
び飛行時間(「TOF」)配置における磁気、セクター/磁気偏向機器が含まれ
る。
(Analysis Step) The reaction mixture or the purified X-mer nucleotide product is subsequently analyzed by mass spectrometry. The details of the analysis are well known in the art and will not be repeated here. Suitable mass spectrometry methods are described in Methods in Enzymology B. Karger & W. Hancock (ed
itor), Academic Press, San Diego, V270 (1996) and Method J in Enzymology.
McCloskey (editor), Academic Press, San Diego, V193 (1990). These include matrix-assisted laser desorption / ionization (MALDI),
Electrospray ("ESI") ion cyclotron resonance ("ICR"),
Includes Fourier transform and delayed ion extraction and combinations and variants above.
Suitable mass analyzers include magnetic, sector / magnetic deflection devices in single quadrupole, ternary quadrupole (MS / MS), Fourier transform and time-of-flight ("TOF") configurations.

【0200】 たとえば、高速液体クロマトグラフィー(HPLC)、キャピラリー電気泳動
など(図5参照)のような技術を用いて、質量スペクトル解析の前に反応産物を
精製することも熟慮されている。伸長されたあるいは連結されたX量体ヌクレオ
チド産物を疎水性に基づいて分離するために、逆相HPLCを用いてもよい。で
き上がったHPLC分画を質量分析法にて解析する。そのような技術は、請求し
ている方法における解像検出力を充分に高める可能性がある。
It is also contemplated that the reaction products be purified prior to mass spectral analysis using techniques such as, for example, high performance liquid chromatography (HPLC), capillary electrophoresis, etc. (see FIG. 5). Reverse phase HPLC may be used to separate the extended or ligated X-mer nucleotide products based on hydrophobicity. The resulting HPLC fraction is analyzed by mass spectrometry. Such techniques may significantly increase the resolution power in the claimed method.

【0201】 MALDIなどによる解析では、望ましい特徴を解析に伝えるためにX量体ヌ
クレオチド前駆体あるいはX量体ヌクレオチドを修飾することが望ましいことが
ある。そのような修飾の例では、レーザーエネルギーを減らすために行うような
ものが含まれ、X量体ヌクレオチドを揮発させる、断片化を最小限にする、単一
に電荷したイオンを優位にする、組成や配列にかかわらず望ましいオリゴヌクレ
オチドの反応を基準化し、ピーク幅を減らす、および望ましい解析産物の感度お
よび/あるいは選択性を高める、ことである。たとえば、陽イオン交換によるリ
ン酸ジエステルバックボーンの修飾は、ヌクレオチド単位当たりに結合している
陽イオンの不均一性によるピークの広がりを除くのに役に立つ。別の方法では、
ホスホロチオエートヌクレオチド間結合を導入し、ヨードアルキル、ヨードアセ
トアミド、β−ヨードエタノールあるいは2,3−エポキシ−1−プロパノール
でホスホロチオエートをアルキル化し、中性のアルキル化ホスホロチオエートバ
ックボーンを形成することによって、X量体ヌクレオチドの荷電したリン酸ジエ
ステルバックボーンを中性化することができる。WO96/27681に詳細が
説明されているように、そのようなアルキル化は、イオン化タグと組合せて用い
ることができる。
For analysis by MALDI or the like, it may be desirable to modify the X-mer nucleotide precursor or X-mer nucleotide to convey desired characteristics to the analysis. Examples of such modifications include those done to reduce laser energy, volatilizing X-mer nucleotides, minimizing fragmentation, predominating single charged ions, To normalize the reaction of the desired oligonucleotide, regardless of its sequence or sequence, to reduce the peak width, and to increase the sensitivity and / or selectivity of the desired analysis product. For example, modification of the phosphodiester backbone by cation exchange helps to eliminate peak broadening due to heterogeneity of the bound cations per nucleotide unit. Alternatively,
X-mers by introducing phosphorothioate internucleotide linkages and alkylating the phosphorothioate with iodoalkyl, iodoacetamide, β-iodoethanol or 2,3-epoxy-1-propanol to form a neutral alkylated phosphorothioate backbone The charged phosphodiester backbone of nucleotides can be neutralized. Such alkylation can be used in combination with an ionization tag, as described in detail in WO 96/27681.

【0202】 たとえば、N7−あるいはN9−デアザプリンヌクレオチド、RNA構成成分
、オリゴヌクレオチド三エステル、および上述などのようなアルキル化されたホ
スホロチオエート機能をもつヌクレオチド塩基などのような、脱プリン(質量分
析の間における断片化)への感受性を減らすようなヌクレオチド塩基の取り込み
も役立つ可能性がある。
Depurination (mass spectrometry) such as, for example, N7- or N9-deazapurine nucleotides, RNA components, oligonucleotide triesters, and alkylated phosphorothioate-functional nucleotide bases as described above. Incorporation of nucleotide bases that may reduce susceptibility to fragmentation during cleavage may also be helpful.

【0203】 (データ解析) 質量スペクトルが得られた後、特定の適用で定められた情報を回収するために
解析を行う。たとえば、突然変異の検出では、このような型の適用は一般に、参
考配列とその未知の変異との間で質量スペクトルの比較を行うために、データの
質的な解析のみを必要とする。質量ピークに差異があれば、未知の変異の中にあ
る種の突然変異(あるいは配列の差異)が存在することになる。
Data Analysis After a mass spectrum is obtained, an analysis is performed to collect the information defined for a particular application. For example, in the detection of mutations, this type of application generally requires only qualitative analysis of the data to make a comparison of the mass spectrum between the reference sequence and its unknown mutation. Differences in mass peaks indicate that there are certain mutations (or sequence differences) among the unknown mutations.

【0204】 突然変異の同定は、さらに高度な解析を必要としている。突然変異の検出の場
合のように、突然変異の同定には一般に、参考配列と未知の変異との比較が含ま
れている。しかしながら、正確な位置を同定するためには、およびヘテロ接合体
の突然変異を同定するためには、以下の過程が適用される。最初に、野生型スペ
クトルに見られない、試料の質量スペクトルに見られるピークを同定する。次い
でX量体ヌクレオチドの可能性のあるあらゆる産物のリストから、新しいピーク
に一致する質量を同定する。そして、存在が確認されたX量体ヌクレオチド産物
混合物のそれぞれを導くような可能性のある突然変異部位を同定する。突然変異
の型(たとえば置換)が判っている場合は、可能性のある多くの部位が拒絶され
、従って多くのX量体ヌクレオチドも拒絶される。最終的に、観察されたスペク
トルとの一貫性について各突然変異の理論的スペクトルを調べる。
[0204] Mutation identification requires more sophisticated analysis. As in the case of mutation detection, mutation identification generally involves comparing a reference sequence to an unknown mutation. However, to identify the exact location and to identify heterozygous mutations, the following process applies. First, identify peaks found in the mass spectrum of the sample that are not found in the wild-type spectrum. The mass corresponding to the new peak is then identified from the list of all possible products of the X-mer nucleotide. Then, potential mutation sites that lead to each of the X-mer nucleotide product mixtures whose presence has been confirmed are identified. If the type of mutation (eg, substitution) is known, many potential sites are rejected, and thus many X-mer nucleotides are also rejected. Finally, the theoretical spectrum of each mutation is examined for consistency with the observed spectrum.

【0205】 伸長あるいは連結効率、イオン化効率および同位体効果による曖昧さを解決す
るためにさらに高度な過程を用いることができる。さらに、X量体ヌクレオチド
前駆体混合物のCCMやMNCに依存して、オリゴヌクレオチドアレイを用いた
配列決定で開発されたようなアルゴリズムを用いて、新規の配列情報を得ること
もできる(たとえば、Pevzner P.A., J. Biomolecular Structure Dynamics 7,
63(1989), Pevzner, PA., at al., J. Biomolecular Structure Dynamics 9, 39
9(1991), Ukkonen, E., Theoretical Computer Science 92, 191(1992)を参照)
More sophisticated processes can be used to resolve ambiguities due to extension or ligation efficiency, ionization efficiency, and isotope effects. Furthermore, depending on the CC M and MNC of the X-mer nucleotide precursor mixture, using an algorithm such as that developed by sequencing using oligonucleotide arrays, can also be obtained novel sequence information (e.g., Pevzner PA, J. Biomolecular Structure Dynamics 7,
63 (1989), Pevzner, PA., At al., J. Biomolecular Structure Dynamics 9, 39
9 (1991), Ukkonen, E., Theoretical Computer Science 92, 191 (1992))
.

【0206】 (発明のキット) 本発明のもう1つの態様は、発明に従った方法を都合良く行うのに役立つキッ
トに関係している。発明の主題の多面性を高めるために、試薬の比率によって方
法の実質的な最適化がもたらされるように、試薬は混合するものを同一のあるい
は別々の容器に包装して提供する。試薬は別々の容器に入れてもよいし、試薬の
交叉反応性および安定性によって様々な試薬を1つか複数の容器に組み合わせて
入れることができる。
Kits of the Invention Another aspect of the present invention pertains to kits that help perform the method according to the invention conveniently. To enhance the versatility of the inventive subject matter, the reagents are provided as a mixture, packaged in the same or separate containers, such that the ratio of the reagents results in a substantial optimization of the method. The reagents may be placed in separate containers, or various reagents may be combined in one or more containers depending on the cross-reactivity and stability of the reagents.

【0207】 1つの実施例では、キットは、最低3個の長さのヌクレオチド、および混合物
中の異なったX量体ヌクレオチドの数で56を割って得られる値である混合物に
おける最小のカバレージ複雑度を持った天然の、および質量を変更したX量体ヌ
クレオチド前駆体を備えている。X量体ヌクレオチド前駆体の長さは各X量体ヌ
クレオチド前駆体ごとに個々に選択することができる。混合物中のX量体ヌクレ
オチド前駆体はそれぞれ1つの化学種によって表される。混合物は、いかなる天
然同等物よりも大きな質量数複雑度(MNC)を持っている。
In one example, the kit includes a minimum coverage complexity in the mixture that is at least 3 nucleotides in length and a value obtained by dividing 56 by the number of different X-mer nucleotides in the mixture. And natural and altered X-mer nucleotide precursors. The length of the X-mer nucleotide precursor can be individually selected for each X-mer nucleotide precursor. Each X-mer nucleotide precursor in the mixture is represented by one chemical species. The mixture has a higher mass number complexity (MNC) than any natural equivalent.

【0208】 もう1つの実施例では、キットは、上述のような混合物、ヌクレオチドポリメ
ラーゼ活性を持つ酵素および天然の鎖終結三リン酸から成るグループから選択し
た多様なヌクレオチドを含む。
In another embodiment, the kit comprises various nucleotides selected from the group consisting of a mixture as described above, an enzyme with nucleotide polymerase activity, and a natural chain-terminated triphosphate.

【0209】 もう1つの実施例では、キットは、上述のような混合物、ヌクレオチドポリメ
ラーゼ活性を持つ酵素および質量を変更した鎖終結三リン酸から成るグループか
ら選択した多様なヌクレオチドを含む。
In another embodiment, the kit comprises various nucleotides selected from the group consisting of a mixture as described above, an enzyme having nucleotide polymerase activity, and a chain-terminated triphosphate with altered mass.

【0210】 もう1つの実施例では、キットは、上述のような混合物、ヌクレオチドポリメ
ラーゼ活性を持つ酵素および天然の鎖終結三リン酸および伸長ヌクレオチド三リ
ン酸から成るグループから選択した多様なヌクレオチドを含む。
In another embodiment, the kit comprises a mixture as described above, an enzyme having nucleotide polymerase activity, and various nucleotides selected from the group consisting of natural chain-terminated triphosphates and extended nucleotide triphosphates. .

【0211】 もう1つの実施例では、キットは、上述のような混合物、ヌクレオチドポリメ
ラーゼ活性を持つ酵素および質量を変更した鎖終結三リン酸および伸長ヌクレオ
チド三リン酸から成るグループから選択した多様なヌクレオチドを含む。
In another example, the kit comprises a mixture as described above, an enzyme having nucleotide polymerase activity and a diverse nucleotide selected from the group consisting of a mass-modified chain-terminated triphosphate and an extended nucleotide triphosphate. including.

【0212】 もう1つの実施例では、キットは、上述のような混合物、ヌクレオチドポリメ
ラーゼ活性を持つ酵素、天然の鎖終結三リン酸と伸長ヌクレオチド三リン酸から
成るグループから選択した多様なヌクレオチド、およびヌクレアーゼを含む。
In another embodiment, the kit comprises a mixture as described above, an enzyme having nucleotide polymerase activity, a variety of nucleotides selected from the group consisting of natural chain-terminated triphosphates and extended nucleotide triphosphates, and Contains nucleases.

【0213】 もう1つの実施例では、キットは、上述のような混合物、ヌクレオチドポリメ
ラーゼ活性を持つ酵素、質量を変更した鎖終結三リン酸と伸長ヌクレオチド三リ
ン酸から成るグループから選択した多様なヌクレオチド、およびヌクレアーゼを
含む。
In another embodiment, the kit comprises a mixture as described above, an enzyme having nucleotide polymerase activity, a diverse nucleotide selected from the group consisting of a chain terminated triphosphate with altered mass and an extended nucleotide triphosphate. , And nucleases.

【0214】 もう1つの実施例では、キットは、上述のような混合物、ヌクレオチドポリメ
ラーゼ活性を持つ酵素、天然の鎖終結三リン酸とアルファ−三リン酸ヌクレオチ
ド三リン酸およびから成るグループから選択した多様なヌクレオチド、および5
’−エクソヌクレアーゼを含む。
In another embodiment, the kit is selected from the group consisting of a mixture as described above, an enzyme having nucleotide polymerase activity, a natural chain-terminated triphosphate and an alpha-triphosphate nucleotide triphosphate. Various nucleotides, and 5
'-Contains exonuclease.

【0215】 もう1つの実施例では、キットは、上述のような混合物、ヌクレオチドポリメ
ラーゼ活性を持つ酵素、質量を変更した鎖終結三リン酸とアルファ−三リン酸ヌ
クレオチド三リン酸から成るグループから選択した多様なヌクレオチド、および
5’−エクソヌクレアーゼを含む。
In another embodiment, the kit is selected from the group consisting of a mixture as described above, an enzyme with nucleotide polymerase activity, a chain-terminated triphosphate with altered mass and an alpha-triphosphate nucleotide triphosphate. Various nucleotides, and 5'-exonuclease.

【0216】 もう1つの実施例では、キットは、上述のような混合物およびDNAリガーゼ
を備えている。
In another embodiment, the kit comprises a mixture as described above and DNA ligase.

【0217】 もう1つの実施例では、キットは、上述のような混合物および縮合剤を備えて
いる。
In another embodiment, the kit comprises a mixture as described above and a condensing agent.

【0218】 本発明のもう1つの実施例は、上述の方法を実行するためのキットである。キ
ットは、上述のような混合物、DNAリガーゼを含み、さらに、表面に取り付け
られた切断できるリンカー、および3’末端と5’末端リン酸を持ち、3’の末
端は切断できるリンカーと結合している核酸配列を有する、核酸配列プローブの
表面と多様なアレイとを含む。
Another embodiment of the present invention is a kit for performing the above method. The kit comprises the mixture as described above, DNA ligase, and further has a cleavable linker attached to the surface, and a 3 ′ end and a 5 ′ terminal phosphate, and the 3 ′ end is linked to a cleavable linker. The surface of a nucleic acid sequence probe having various nucleic acid sequences and various arrays.

【0219】 1つの態様では、キットは縮合剤を含み、さらに表面に取り付けられた切断で
きるリンカー、および3’末端と5’末端リン酸を持ち、3’の末端は切断でき
るリンカーと結合している核酸配列を備えた、核酸配列プローブの表面と多様な
アレイとを含む。
In one embodiment, the kit comprises a condensing agent, and further has a cleavable linker attached to the surface, and a 3 ′ end and a 5 ′ terminal phosphate, and the 3 ′ end is linked to the cleavable linker. The surface of a nucleic acid sequence probe with various nucleic acid sequences and various arrays.

【0220】 キットはさらに補助的な試薬などと同様に方法を実行するために分けて包装し
たそのほかの試薬を含むことができる。キットの中の様々な試薬の相対的な量は
、本方法の間で起きる必要のある反応を実質的に最適化するような、試薬の濃度
を提供するために、広く変えることができる。適当な環境下で、キットの中の1
つか複数の試薬は、補形剤を含み、通例凍結乾燥された、乾燥粉末として提供さ
れ、溶解すれば、本発明に従って方法を実行する際の適切な濃度を持つ試薬溶液
となる。キットは上述したような、本発明に従った方法の文書による説明も含め
ることができる。
The kit can further include other reagents separately packaged to perform the method as well as auxiliary reagents and the like. The relative amounts of the various reagents in the kit can be varied widely to provide concentrations of the reagents that substantially optimize the reactions that need to take place during the method. In a suitable environment, one of the kits
One or more reagents, including excipients, are typically provided as lyophilized, dry powders that, when dissolved, provide a reagent solution having the appropriate concentration for practicing the method according to the present invention. The kit may also include a written description of the method according to the invention, as described above.

【0221】 発明の試薬、方法およびキットは、そのほか、突然変異の検出、突然変異の同
定、多型解析、遺伝子型の決定、新規の配列決定、配列の再決定、遺伝子発現パ
ターン、cDNAのクラスター形成などで有用である。
The reagents, methods and kits of the invention also include mutation detection, mutation identification, polymorphism analysis, genotyping, novel sequencing, resequencing, gene expression patterns, cDNA clusters. Useful for formation and the like.

【0222】 上記の説明は、例示することを意図するものであり、発明の範囲を制限するも
のではないことを理解すべきである。発明の範囲にあるその他の態様、利点およ
び修飾は、発明に関係のある当業者にとっては明らかなことである。以下の例示
は、発明の方法と産物の作り方と使い方の例を当業者に提供できるように提出す
るものであり、発明者が発明と見なしているものの範囲に制限を加えようとする
ものではない。
It is to be understood that the above description is intended to be illustrative and not limiting of the scope of the invention. Other aspects, advantages and modifications within the scope of the invention will be apparent to those skilled in the art to which the invention pertains. The following exemplifications are provided to provide those skilled in the art with examples of how to make and use the methods and products of the invention, and are not intended to limit the scope of what the inventors regard as inventions. .

【0223】[0223]

【実施例】【Example】

以下の三つの実施例は、目的核酸としてヒトp53遺伝子配列領域を用いた上
記の方法に関するものである。図11は、p53遺伝子の62および378ヌク
レオチド領域を、肉太で示した既知の突然変異とともに示している。すべての分
析には、図11に示した配列の相補体が用いられる。実施例はすべてシミュレー
ションである。したがって、反応条件(すなわち緩衝液、X量体および目的物の
濃度、ポリメラーゼまたはリガーゼの種類等)についての詳細は、ここでは有意
味ではない。これらの実施例の解釈は、X量体前駆物質の質量複雑度とカバレー
ジ複雑度、目的物の長さと配列、および用いる分析のタイプに依存する。すべて
の実施例は、反応が、本文をとおして記述されまた図に示されているように進行
するものと仮定している。重要なであるのは、目的配列の正確な相補体であるX
量体のみが実際に伸長される(PEAおよびPEACAの場合)か、または連結
される(XLAの場合)と仮定していることである。すべての実施例の主な目的
は、各分析により生じることになる質量スペクトルのタイプおよび情報量の見地
から、各分析の理論的能力を説明することである。
The following three examples relate to the above method using the human p53 gene sequence region as the nucleic acid of interest. FIG. 11 shows the 62 and 378 nucleotide regions of the p53 gene, with known mutations shown in bold. All analyzes use the complement of the sequence shown in FIG. All examples are simulations. Therefore, details about the reaction conditions (ie, buffer, X-mer and target substance concentrations, type of polymerase or ligase, etc.) are not meaningful here. The interpretation of these examples depends on the mass and coverage complexity of the X-mer precursor, the length and sequence of the target, and the type of analysis used. All examples assume that the reaction proceeds as described throughout the text and shown in the figures. Importantly, X is the exact complement of the sequence of interest.
It is assumed that only the monomers are actually extended (for PEA and PEACA) or ligated (for XLA). The main purpose of all examples is to explain the theoretical capabilities of each analysis in terms of the type of mass spectrum and the amount of information that will result from each analysis.

【0224】 実施例1(PEA) PEAは、目的物としてp53フラグメントの62ヌクレオチド、4つの天然
のddNTPのすべて、および4つの天然のヌクレオチドからなる6量体の配列
の完全なセット(4,096)を用いて行なった。図12は、野性型のp53標的配列
として期待される、56個の重複する7量体の伸長産物のセットを示す。野性型
ならびに単一のG2418C突然変異体に対応する7量体産物の質量スペクトル
を図13に示す。図13の積分されたスペクトルは、野性型と突然変異体との間
でどの質量が異なるかを示している。ポジティブな差のピークは、野性型には存
在するが突然変異体には存在しない質量に対応し、ネガティブな差のピークは、
突然変異体にはあるが野性型にはない質量に対応する。次にこのスペクトルのデ
ータを前文に記したように解釈した。
Example 1 (PEA) PEA uses the complete set of hexameric sequences (4,096) consisting of the 62 nucleotides of the p53 fragment, all four natural ddNTPs, and the four natural nucleotides as targets. It was carried out using. FIG. 12 shows a set of 56 overlapping heptamer extension products expected as wild-type p53 target sequences. The mass spectrum of the wild-type as well as the heptamer product corresponding to the single G2418C mutant is shown in FIG. The integrated spectrum of FIG. 13 shows which masses differ between the wild type and the mutant. The positive difference peak corresponds to the mass present in the wild type but not in the mutant, and the negative difference peak
It corresponds to the mass found in the mutant but not in the wild type. The data for this spectrum was then interpreted as described above.

【0225】 しかしながら重要であることは、積分された差スペクトルに示された情報がハ
イブリッド形成、伸長、イオン化、および検出のステップがすべてのX量体につ
て等しい効率で起きると仮定していることを強調することである。この定量のレ
ベルは良好な最適化をもってしても事実となる見込みはなく、個々のスペクトル
のデータはバイナリー形式に縮小される(図14)。このタイプの変換は、今度
は上記のステップが、定義された域値レベルに合致することのみを必要とする。
このようなデータの量的性質の削除は総括的な分析能力を減じるが、結果的に得
られるバイナリー差スペクトルはなお、野性型と突然変異体との間の差異を示し
ている(図14)。図15は、 p53フラグメントの62ヌクレオチド内の位置
2481および2482における三つの可能な突然変異体すべてについての、P
EAから得られる質量スペクトルを示す。図16に示すように、バイナリー差ス
ペクトルは六つの突然変異体すべてを現わすためには十分有効である。
However, what is important is that the information presented in the integrated difference spectra assumes that the hybridization, extension, ionization, and detection steps occur with equal efficiency for all X-mers. It is to emphasize. This level of quantification is unlikely to be true even with good optimization, and the data for individual spectra is reduced to binary form (FIG. 14). This type of transformation, in turn, requires that the above steps only match the defined threshold levels.
Although the elimination of the quantitative nature of such data reduces the overall analytical power, the resulting binary difference spectrum still shows differences between the wild type and the mutant (FIG. 14). . FIG. 15 shows the P for all three possible mutants at positions 2481 and 2482 within 62 nucleotides of the p53 fragment.
3 shows a mass spectrum obtained from EA. As shown in FIG. 16, the binary difference spectrum is efficient enough to reveal all six mutants.

【0226】 C2481A突然変異をp53フラグメントの378ヌクレオチド内でPEAを
用いて調べる場合には、結果として得られるバイナリー差スペクトルはただ一つ
の質量差のみを示す(図17)。しかしながら、上述の個々に最適化された質量
変更された6量体の混合物を用いて同様に調べると、結果として得られる差スペ
クトルは六つの質量の差を示す(図18)。このことは、物質に質量変更が行な
われた場合、この分析法に利用できる能力が亢進されることを説明している。
When the C2481A mutation is examined using PEA within 378 nucleotides of the p53 fragment, the resulting binary difference spectrum shows only one mass difference (FIG. 17). However, when similarly examined using a mixture of individually optimized mass-modified hexamers as described above, the resulting difference spectrum shows six mass differences (FIG. 18). This explains that if a mass change is made to the material, the capacity available for this assay is enhanced.

【0227】 強調されるべきであるのは、上記の結果が一般的なものであって、分析される
べき特定の目的物については、いかなる情報も用いずにX量体前駆物質の選択が
行なわれたことである。表1に示したように、個々に最適化した6量体混合物を
用いたPEA分析は、890ヌクレオチド長の目的物内の単一の突然変異につい
て、少なくとも一つのバイナリーな質量差を95%の成功率をもって示す。もし
さらに高い成功率が所望であれば、調べ得る目的物はより短い長さのものを用い
る(図10参照)。より長い目的物またはより高い成功率は、X量体混合物の直
交するセットを用いるかまたは各ddNTPを別々の反応に用いて目的物を調べ
れば取得することができる(表1参照)。
It should be emphasized that the above results are general and that for a particular target to be analyzed, the selection of the X-mer precursor is performed without any information. It was that. As shown in Table 1, PEA analysis using individually optimized hexamer mixtures showed at least one binary mass difference of 95% for a single mutation in an 890 nucleotide long target. Shown with success rate. If a higher success rate is desired, use shorter objects of interest (see FIG. 10). Longer targets or higher success rates can be obtained using orthogonal sets of X-mer mixtures or by examining the targets using each ddNTP in a separate reaction (see Table 1).

【0228】 実施例2(PEACA) p53フラグメントの62ヌクレオチドを、X量体、dNTP、およびddN
TPの定義されたセットを各々が含む、4つの別々のPEACA分析を行なうこ
とにより調べた。反応(A)は、X123rA456(rXはリボヌクレオチ
ド)の形を有するすべての6量体、dGTP、dCTP、dTTP、およびdd
ATPを含む。同様に、反応(G)は、X123rG456(rGはリボヌク
レオチド)の形を有するすべての6量体、dATP、dCTP、dTTP、およ
びddGTPを含み、以下同様である。このようなステップから期待される結果
は、可変の長さを有するX量体産物の半重複したセットである(図19)。野性
型ならびに単一のC2481A突然変異体の両者について、結果として得られる複合体
質量スペクトル(四つの反応すべてを混ぜ合わせたもの)を図20に示す。バイ
ナリー差スペクトルは7つの質量ピークの差を示しており、それらは所与の突然
変異を表す。
Example 2 (PEACA) 62 nucleotides of the p53 fragment were converted to X-mer, dNTP, and ddN
It was determined by performing four separate PEACA analyzes, each containing a defined set of TPs. Reaction (A) comprises all hexamers having the form X 1 X 2 X 3 rA 4 X 5 X 6 (rX is a ribonucleotide), dGTP, dCTP, dTTP, and dd
Contains ATP. Similarly, reaction (G) includes all hexamers having the form X 1 X 2 X 3 rG 4 X 5 X 6 (rG is a ribonucleotide), dATP, dCTP, dTTP, and ddGTP, and so on. It is. The expected result from such a step is a semi-overlapping set of X-mer products with variable length (FIG. 19). The resulting complex mass spectra (combined of all four reactions) for both the wild type as well as the single C2481A mutant are shown in FIG. The binary difference spectrum shows the difference between the seven mass peaks, which represent a given mutation.

【0229】 重要であるのは、PEACA法は結果として4量体切断産物(X1234
1234、X1234、およびX1234)をもたらすが、それらは目
的配列を表すものではないことに注目することである。したがって、バイナリー
差スペクトルにおける有益な情報はすべて強制的に5量体以上(>1,550 amu.)
に相当する質量のものにする。このような注意をもってすれば、突然変異を同定
するべく十分な質量差を生じる。
Importantly, the PEACA method resulted in a tetramer cleavage product (X 1 X 2 X 3 A 4 ,
Note that X 1 X 2 X 3 G 4 , X 1 X 2 X 3 C 4 , and X 1 X 2 X 3 T 4 ) do not represent the sequence of interest. Therefore, all useful information in the binary difference spectrum is forced to be pentamer or greater (> 1,550 amu.)
With a mass equivalent to With such precautions, there will be enough mass difference to identify the mutation.

【0230】 p53フラグメントの378ヌクレオチド内の位置2481における3つのす
べての突然変異もまた、この特別の分析変法を用いて示される(図21)。これ
らの結果は一般的なものである;PEACAは天然のX量体を用いて380ヌク
レオチド長の目的物における一つの突然変異を、95%の成功率をもって検出す
ることができる(表1)。PEACAの解像力は、X5およびX6の位置に特別の
質量変更を取り入れることにより増大させることができる。定義されたrXをさ
らに5’末端方向、たとえばX3に設置することにより、また定義された質量変
更をX45、およびX6に取り込むことにより、さらなる能力を取得することが
できる。
All three mutations at position 2481 within 378 nucleotides of the p53 fragment are also indicated using this particular analytical variant (FIG. 21). These results are general; PEACA can detect one mutation in a 380 nucleotide long target using the native X-mer with a 95% success rate (Table 1). Resolution of PEACA can be increased by incorporating a special mass changes at the position of X 5 and X 6. Defined further 5 'end of rX, for example, by installing the X 3, also by incorporating mass changes defined X 4 X 5, and X 6, it is possible to obtain additional capacity.

【0231】 実施例3(XLA) P53フラグメントの62ヌクレオチドを天然のヌクレオチドからなる6量体
混合物を用いたXLAを行なうことにより調べた。図22は、野性型配列および
C2481A突然変異体についての個々の質量スペクトルを示す。バイナリー差
スペクトルは5つの質量ピークの差を示しており、それは所与の突然変異を表し
ている。同様の突然変異が378ヌクレオチドフラグメントにおけるXLAによ
っても検出可能であるが、結果として得られるバイナリー差スペクトルは3つの
質量差を示すにすぎない(図23)。前文に議論しかつ表1に示したように、X
LAの能力は質量変更されたX量体混合物を使用することにより亢進することが
できる。
Example 3 (XLA) The 62 nucleotides of the P53 fragment were investigated by performing an XLA using a hexamer mixture of natural nucleotides. FIG. 22 shows the individual mass spectra for the wild type sequence and the C2481A mutant. The binary difference spectrum shows the difference between the five mass peaks, which represents a given mutation. A similar mutation can be detected by XLA on a 378 nucleotide fragment, but the resulting binary difference spectrum shows only three mass differences (FIG. 23). As discussed in the preamble and shown in Table 1, X
LA performance can be enhanced by using a mass-modified X-mer mixture.

【0232】 本文においては、本明細書に引用したすべての出版物ならびに特許出願は、個
々の出版物または特許出願を参照することによって特別にまた個々に組み込まれ
る。
In this text, all publications and patent applications cited herein are specifically and individually incorporated by reference to the respective publications or patent applications.

【0233】 前述の発明は、理解の明確さの目的のための説明および例としていくぶん詳し
く記述されているが、ある種の変更と変形とを、この発明にしたがって添付した
請求項の精神または範囲から逸脱することなく行なうことができることは、この
技術の通常の技術者には当然とするところであろう。
While the foregoing invention has been described in some detail by way of illustration and example for purposes of clarity of understanding, certain modifications and variations may be made in the spirit or scope of the claims appended hereto. It will be appreciated by those of ordinary skill in the art that what can be done without departing from

【0234】[0234]

【表1】 [Table 1]

【0235】 報告された値は本文中に記述した計算またはシミュレーションから得られたも
のである。最後の3つの欄の数値は、95%の成功率をもって問題を解決するこ
とができるヌクレオチド長をさす。MNCは本文中に定義されている。突然変異
同定は、他の方法で判明している配列における突然変異の正体ならびに位置の両
方を決定する能力をさす。*これらの分析条件について報告された値は、完全な
シミュレーションがまだ行なわれていないため概算にすぎない。†質量変更され
たヌクレオチドを含む前駆体のセットは、天然の4つのヌクレオチドと以下の誘
導体とを含む;2´-O-メチル-2,6-ジアミノプリン、5-ヨードシチジン、2
´-O-メチルグアノシン、および5-ヨードウリジン。突然変異検出は、野性型と
その単一の突然変異体との間の質量特性における差を検出する能力をさす。‡も
し質量タグddNTPが、すべての7量体伸長産物を、前文ならびに図9に述べ
たように、添加された末端ddNTPに依存して質量スペクトルの4つの別々の
領域に分離するべく設計されるなら、4つの別個の実験(各ddNTPにつき1
回)を繰り返す代りに、単一の反応をおこなうことができることに注目されたい
The reported values were obtained from calculations or simulations described in the text. The numbers in the last three columns refer to nucleotide lengths that can solve the problem with a 95% success rate. MNC is defined in the text. Mutation identification refers to the ability to determine both the identity and location of a mutation in a sequence that is otherwise known. * The values reported for these analysis conditions are only estimates since a full simulation has not yet been performed.セ ッ ト The set of precursors containing the altered nucleotides includes the four naturally occurring nucleotides and the following derivatives: 2'-O-methyl-2,6-diaminopurine, 5-iodocytidine,
'-O-methylguanosine, and 5-iodouridine. Mutation detection refers to the ability to detect differences in mass properties between the wild type and its single mutant.質量 If mass tag ddNTPs are designed to separate all heptamer extension products into four separate regions of the mass spectrum depending on the added terminal ddNTPs as described above and in FIG. Then, four separate experiments (one for each ddNTP)
It should be noted that instead of repeating times), a single reaction can be performed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

図1は、異なった型の短いX量体ヌクレオチドのセットによって標的配列を繰
り返している図である。 図2は、ポリメラーゼによる伸長アッセイ(PEA)の段階を概略した図であ
る。 図3は、ポリメラーゼによる伸長および切断アッセイ(PEACA)の段階を
概略した図である。 図4は、ポリメラーゼによる伸長および切断アッセイII(PEACAII)
の段階を概略した図である。 図5は、X量体ヌクレオチド連結アッセイ(XLA)の段階を概略した図であ
る。 図6は、アレイに基づいたX量体ヌクレオチド連結アッセイ(AXLA)の段
階を概略した図である。 図7は、すべて天然の、個々に最適化し、質量を変更した6量体ヌクレオチド
前駆体から作成した7量体ヌクレオチドPEA産物のすべて、16、384種の
ヒストグラムを示す図である。 図8は、質量を変更したX量体ヌクレオチド前駆体の最適化に関するフローチ
ャートである。 図9は、質量タグしたddNTPから作成した7量体ヌクレオチドPEA産物
のすべて、16、384種のヒストグラムを示す図である。 図10は、定められた成功率におけるPEAの解像検出力に対する6量体ヌク
レオチド前駆体混合物の配列カバレージパーセントの効果を示す図である。 図11は、ヒトp53遺伝子の突然変異部位が判っている領域の配列を示す。 図12は、野生型p53配列における62個のヌクレオチド断片に相当する7
量体ヌクレオチドのPEA産物で、重なり合ったネストされたセットを表してい
る。 図13は、天然の6量体ヌクレオチド前駆体を用いた、62個ヌクレオチド断
片内における野生型およびG2451Cp53突然変異のPEA解析に関する質
量スペクトルを表す。 図14は、天然の6量体ヌクレオチド前駆体を用いた、野生型およびG245
1Cp53突然変異のPEA解析について、ニ峰性に変換し、差のあるスペクト
ルを表す。 図15は、天然の6量体ヌクレオチド前駆体を用いた、6つのp53突然変異
のPEA解析に関する質量スペクトルを表す。 図16は、天然の6量体ヌクレオチド前駆体を用いた、6つのp53突然変異
のPEA解析について、ニ峰性で差のあるスペクトルを表す。 図17は、天然の6量体ヌクレオチド前駆体を用いた、378個ヌクレオチド
断片内における野生型およびG2451Cp53突然変異のPEA解析について
、質量スペクトルを表す。 図18は、質量を変更し、最適化した6量体ヌクレオチド前駆体を用いた、3
78個ヌクレオチド断片内における野生型およびG2451Cp53突然変異の
PEA解析について、質量スペクトルを表す。 図19は、野生型p53配列における62個のヌクレオチド断片に相当する7
量体ヌクレオチドのPEA産物で、部分的に重なり合ったセットを表している。 図20は、天然の6量体ヌクレオチド前駆体を用いた、62個ヌクレオチド断
片内における野生型およびC2481Ap53突然変異のPEACA解析に関す
る質量スペクトルを表す。 図21は、378ヌクレオチド断片における3つのp53突然変異のPEAC
A解析についての質量スペクトルを表す。 図22は、天然の6量体ヌクレオチド前駆体を用いた、62個ヌクレオチド断
片内における野生型およびC2481Ap53突然変異のXLA解析に関する質
量スペクトルを表す。 図23は、天然の6量体ヌクレオチド前駆体を用いた、378個ヌクレオチド
断片内における野生型およびC2481Ap53突然変異のXLA解析に関する
質量スペクトルを表す。
FIG. 1 shows a repeat of the target sequence by a set of different types of short X-mer nucleotides. FIG. 2 is a diagram schematically illustrating the steps of a polymerase extension assay (PEA). FIG. 3 is a diagram schematically illustrating the steps of a polymerase extension and cleavage assay (PEACA). FIG. 4 shows the polymerase extension and cleavage assay II (PEACAII).
FIG. FIG. 5 schematically illustrates the steps of the X-mer nucleotide ligation assay (XLA). FIG. 6 outlines the steps of an array-based X-mer nucleotide ligation assay (AXLA). FIG. 7 shows histograms of all 16,384 heptameric PEA products made from all-natural, individually optimized, mass-modified hexameric nucleotide precursors. FIG. 8 is a flowchart relating to optimization of a X-mer nucleotide precursor having a changed mass. FIG. 9 is a diagram showing 16,384 kinds of histograms of all 7-mer nucleotide PEA products prepared from mass-tagged ddNTPs. FIG. 10 shows the effect of percent sequence coverage of the hexamer nucleotide precursor mixture on the resolution power of PEA at a defined success rate. FIG. 11 shows the sequence of the region where the mutation site of the human p53 gene is known. FIG. 12 shows 7 nucleotides corresponding to a 62 nucleotide fragment in the wild-type p53 sequence.
PEA products of monomeric nucleotides, representing overlapping nested sets. FIG. 13 shows mass spectra for PEA analysis of wild-type and G2451Cp53 mutations within a 62 nucleotide fragment using a natural hexamer nucleotide precursor. FIG. 14 shows wild-type and G245 using native hexamer nucleotide precursors.
For PEA analysis of the 1Cp53 mutation, it is converted to bimodal and represents a differential spectrum. FIG. 15 depicts mass spectra for PEA analysis of six p53 mutations using a natural hexameric nucleotide precursor. FIG. 16 shows a bimodal and differential spectrum for PEA analysis of six p53 mutations using a natural hexamer nucleotide precursor. FIG. 17 shows mass spectra for PEA analysis of wild-type and G2451Cp53 mutations within a 378 nucleotide fragment using the natural hexamer nucleotide precursor. FIG. 18 shows the results of using a modified and optimized hexamer nucleotide precursor for 3
Mass spectra are shown for PEA analysis of wild-type and G2451 Cp53 mutations within a 78 nucleotide fragment. FIG. 19 shows 7 nucleotides corresponding to a 62 nucleotide fragment in the wild-type p53 sequence.
The PEA product of monomeric nucleotides represents a partially overlapping set. FIG. 20 shows a mass spectrum for PEACA analysis of wild-type and C2481Ap53 mutations within a 62 nucleotide fragment using the native hexamer nucleotide precursor. FIG. 21 shows PEAC of three p53 mutations in a 378 nucleotide fragment.
1 represents a mass spectrum for A analysis. FIG. 22 shows mass spectra for XLA analysis of wild-type and C2481Ap53 mutations within a 62 nucleotide fragment using the natural hexamer nucleotide precursor. FIG. 23 shows a mass spectrum for XLA analysis of wild-type and C2481Ap53 mutations within a 378 nucleotide fragment using a natural hexamer nucleotide precursor.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 395 Page Mill Road P alo Alto,California U.S.A. (72)発明者 サンパス,ニコラス・エム アメリカ合衆国カリフォルニア州95125, サンノゼ,チェリー・アヴェニュー 1418 (72)発明者 ツァレンコ,アンナ・エム アメリカ合衆国イリノイ州60637,シカゴ, イースト・フィフティーシックス・ストリ ート 1642,アパートメント 811 (72)発明者 マイヤーソン,ジョエル アメリカ合衆国カリフォルニア州94702, バークリー,ホプキンズ・ストリート 1320 (72)発明者 ウェッブ,ピーター・ジー アメリカ合衆国カリフォルニア州94025, メンロ・パーク,ウィロウ・ロード 345 Fターム(参考) 4B024 AA11 CA09 CA10 HA14 4B063 QA01 QA17 QA18 QQ42 QQ52 QR08 QR56 QR84 QS28 QS34 QS39 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (71) Applicant 395 Page Mill Road Palo Alto, California U.S.A. S. A. (72) Inventor Sampas, Nicholas M. California, USA 95125, San Jose, Cherry Avenue 1418 (72) Inventor Talenko, Anna M. Illinois, United States 60637, Chicago, East Fifty-Six Street 1642, Apartment 811 (72) Inventor Meyerson, Joel 13702, Hopkins Street, Berkley, CA 94702, United States of America 1372 (72) Inventor Webb, Peter G. 94025, CA, Menlo Park, Willow Road, 94025, United States of America 345 F-term (reference) 4B024 AA11 CA09 CA10 HA14 4B063 QA01 QA17 QA18 QQ42 QQ52 QR08 QR56 QR84 QS28 QS34 QS39

Claims (68)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 天然または質量を変更されたX量体前駆体を含む混合物また
は部分混合物のセットであって、 前記X量体前駆体の最小の長さが、3ヌクレオチドであり、 前記混合物が、前記混合物中の別個のX量体前駆体の数で56を割って得られ
る最小の混合物カバレージ複雑度または複合体混合物カバレージ複雑度を有して
おり、 前記混合物の質量数複雑度が、前記混合物の任意の天然の同等物の質量数複雑
度よりも大きく、 前記X量体前駆体の長さが、各X量体前駆体について独立に選択され、 前記混合物中の前記X量体前駆体の各々が、単一の化学種によって表される ことを特徴とする混合物または部分混合物のセット。
1. A mixture or sub-mixture set comprising a natural or altered mass Xmer precursor, wherein the minimum length of said Xmer precursor is 3 nucleotides; Having a minimum mixture coverage complexity or a complex mixture coverage complexity obtained by dividing 56 by the number of distinct X-mer precursors in the mixture, wherein the mass number complexity of the mixture is Greater than the mass number complexity of any natural equivalent of the mixture, wherein the length of the X-mer precursor is independently selected for each X-mer precursor; and the X-mer precursor in the mixture Each of which is represented by a single chemical species.
【請求項2】 天然または質量を変更されたX量体前駆体を含む混合物また
は部分混合物のセットであって、 前記X量体前駆体の最小の長さが、3ヌクレオチドであり、 前記混合物が、前記混合物中の別個のX量体前駆体の数で56を割って得られ
る最小の混合物カバレージ複雑度または複合体混合物カバレージ複雑度を有して
おり、 前記混合物の質量数複雑度が、前記混合物の任意の天然の同等物の質量数複雑
度よりも大きく、 前記X量体前駆体の長さが、各X量体前駆体について無関係に選択され、 前記混合物中の前記X量体前駆体の各々が、単一の化学種によって表され、 前記X量体前駆体が定義された同位体組成を有する ことを特徴とする混合物または部分混合物のセット。
2. A mixture or set of sub-mixtures comprising natural or altered X-mer precursors, wherein the minimum length of said X-mer precursor is 3 nucleotides; Having a minimum mixture coverage complexity or a complex mixture coverage complexity obtained by dividing 56 by the number of distinct X-mer precursors in the mixture, wherein the mass number complexity of the mixture is Greater than the mass number complexity of any natural equivalent of the mixture, wherein the length of the X-mer precursor is independently selected for each X-mer precursor; and the X-mer precursor in the mixture Are represented by a single species, wherein the X-mer precursor has a defined isotopic composition.
【請求項3】 前記混合物が、少なくとも128個の別個のX量体を含むと
き、前記混合物または部分混合物のセットが少なくとも約1/2の混合物カバレ
ージ複雑度を有する請求項1または2に記載の混合物。
3. The method of claim 1, wherein the mixture or set of sub-mixtures has a mixture coverage complexity of at least about と き when the mixture comprises at least 128 distinct X-mers. mixture.
【請求項4】 前記混合物が少なくとも256個の別個のX量体を含むとき
、前記混合物または部分混合物のセットが少なくとも約1/4の混合物カバレー
ジ複雑度を有する請求項1または2に記載の混合物。
4. The mixture of claim 1, wherein the mixture or set of sub-mixtures has a mixture coverage complexity of at least about 1/4 when the mixture comprises at least 256 distinct X-mers. .
【請求項5】 前記混合物が少なくとも512個の別個のX量体を含むとき
、前記混合物または部分混合物のセットが少なくとも約1/8の混合物カバレー
ジ複雑度を有する請求項1または2に記載の混合物。
5. The mixture of claim 1, wherein the mixture or set of sub-mixtures has a mixture coverage complexity of at least about 1/8 when the mixture comprises at least 512 distinct X-mers. .
【請求項6】 前記X量体前駆体が、イオン化タグを有する請求項1または
2に記載の混合物。
6. The mixture according to claim 1, wherein the X-mer precursor has an ionization tag.
【請求項7】 前記混合物の組成が、既知である請求項1または2に記載の
混合物。
7. The mixture according to claim 1, wherein the composition of the mixture is known.
【請求項8】 前記質量を変更されたX量体前駆体の少なくともいくつかが
、少なくとも一つの質量タグか、またはヌクレオシド間結合、糖バックボーン、
またはヌクレオシド塩基の少なくとも一つの化学的修飾を含んでなる請求項1ま
たは2に記載の混合物。
8. The method of claim 8, wherein at least some of said mass-modified X-mer precursors comprise at least one mass tag or an internucleoside linkage, a sugar backbone,
Or a mixture according to claim 1 or 2 comprising at least one chemical modification of a nucleoside base.
【請求項9】 (1)天然および質量を変更されたX量体前駆体を含む混合
物、または部分混合物のセットをハイブリッド形成するステップであって、 前記混合物が、前記混合物中の別個のX量体前駆体の数で56を割って得られ
る最小の混合物カバレージ複雑度または複合体混合物カバレージ複雑度を有し、 前記長さが、各X量体前駆体について独立に選択され、 前記混合物中の前記X量体前駆体の各々が、単一の化学種によって表わされ、 X量体前駆体が、3’末端と5’末端とを含む ことを特徴とするステップと、 (2)標的配列に媒介される反応における前記ハイブリッドの前記X量体前駆
体部分の質量を変えるために、前記ハイブリッドをプロセシングするステップと
、 (3)ステップ(2)の産物を質量スペクトルにより分析するステップと を含む標的核酸配列を分析する方法。
9. Hybridizing a set of mixtures or sub-mixtures comprising natural and altered mass X-mer precursors, wherein the mixture comprises distinct X-contents in the mixture. The minimum mixture coverage complexity or complex mixture coverage complexity obtained by dividing 56 by the number of body precursors, wherein said length is independently selected for each X-mer precursor; Each of the X-mer precursors is represented by a single chemical species, wherein the X-mer precursor includes a 3 'end and a 5'end; (2) a target sequence Processing the hybrid to alter the mass of the X-mer precursor portion of the hybrid in a reaction mediated by: (3) analyzing the product of step (2) by mass spectrometry. Analyzing the target nucleic acid sequence.
【請求項10】 前記X量体前駆体が、定義された同位体組成を有する請求
項9に記載の方法。
10. The method of claim 9, wherein said X-mer precursor has a defined isotopic composition.
【請求項11】 前記混合物の前記質量数複雑度(MNC)が、前記混合物の
任意の天然の同等物の質量数複雑度よりも大きい請求項9に記載の方法。
11. The method of claim 9, wherein the mass number complexity (MNC) of the mixture is greater than the mass number complexity of any natural equivalent of the mixture.
【請求項12】 前記混合物が少なくとも128個の別個のX量体を含むと
き、前記混合物または部分混合物のセットが少なくとも約1/2の混合物カバレ
ージ複雑度を有する請求項9に記載の方法。
12. The method of claim 9, wherein the mixture or set of sub-mixtures has a mixture coverage complexity of at least about 1/2 when the mixture comprises at least 128 distinct X-mers.
【請求項13】 前記混合物が少なくとも256個の別個のX量体を含むと
き、前記混合物または部分混合物のセットが少なくとも約1/4の混合物カバレ
ージ複雑度を有する請求項9に記載の方法。
13. The method of claim 9, wherein the mixture or set of sub-mixtures has a mixture coverage complexity of at least about 1/4 when the mixture comprises at least 256 distinct X-mers.
【請求項14】 前記混合物が少なくとも512個の別個のX量体を含むと
き、前記混合物または部分混合物のセットが少なくとも約1/8の混合物カバレ
ージ複雑度を有する請求項9に記載の方法。
14. The method of claim 9, wherein the mixture or set of sub-mixtures has a mixture coverage complexity of at least about 1/8 when the mixture comprises at least 512 distinct X-mers.
【請求項15】 前記混合物が、少なくとも二つの反応混合物において提供
される請求項9に記載の方法。
15. The method according to claim 9, wherein said mixture is provided in at least two reaction mixtures.
【請求項16】 前記質量を変更されたX量体前駆体の少なくともいくつか
が、少なくとも一つの質量タグか、またはヌクレオシド間結合、糖バックボーン
、またはヌクレオシド塩基の少なくとも一つの化学的修飾を含んでなる請求項9
に記載の方法。
16. At least some of said mass-modified X-mer precursors comprise at least one mass tag or at least one chemical modification of an internucleoside linkage, a sugar backbone, or a nucleoside base. Claim 9
The method described in.
【請求項17】 前記プロセシングのステップが、前記混合物中の最も軽い
X量体と最も重いX量体との質量差によって定義されるものより大きい量により
、前記ハイブリッドの前記X量体前駆体部分の質量を変えることを含む請求項9
に記載の方法。
17. The X-mer precursor portion of the hybrid, wherein the processing step comprises an amount greater than that defined by the mass difference between the lightest X-mer and the heaviest X-mer in the mixture. 10. The method of claim 9 including changing the mass of
The method described in.
【請求項18】 質量分析法による分析の前に、ステップ(2)の産物を精
製するステップをさらに含む請求項9に記載の方法。
18. The method of claim 9, further comprising the step of purifying the product of step (2) prior to analysis by mass spectrometry.
【請求項19】 質量分析法による分析の前に、ステップ(2)の産物を分
離するステップをさらに含む請求項9に記載の方法。
19. The method of claim 9, further comprising the step of separating the product of step (2) prior to analysis by mass spectrometry.
【請求項20】 ステップ(1)〜(2)が、溶液中で行われる請求項9に
記載の方法。
20. The method according to claim 9, wherein steps (1) and (2) are performed in a solution.
【請求項21】 ステップ(1)〜(2)が、表面に結合された混合物を用
いて行われる請求項9に記載の方法。
21. The method according to claim 9, wherein steps (1) and (2) are performed using a mixture bound to the surface.
【請求項22】 前記産物が、MALDI−TOF質量分析法により分析さ
れる請求項9に記載の方法。
22. The method of claim 9, wherein said product is analyzed by MALDI-TOF mass spectrometry.
【請求項23】 前記プロセシングのステップが、標的配列に媒介される酵
素的分析を含む請求項9に記載の方法。
23. The method of claim 9, wherein said step of processing comprises a target sequence-mediated enzymatic assay.
【請求項24】 前記酵素的分析が、ポリメラーゼ伸長分析およびリガーゼ
分析から選択される請求項23に記載の方法。
24. The method of claim 23, wherein said enzymatic analysis is selected from a polymerase extension assay and a ligase assay.
【請求項25】 前記プロセシングのステップが、前記ハイブリッド形成さ
れたX量体前駆体の3’末端に少なくとも一つのヌクレオチドを重合させること
により、前記ハイブリッド形成されたX量体前駆体を伸長することを含む請求項
9に記載の方法。
25. The processing step of extending the hybridized Xmer precursor by polymerizing at least one nucleotide at the 3 ′ end of the hybridized Xmer precursor. The method of claim 9 comprising:
【請求項26】 前記プロセシングのステップが、前記ハイブリッド形成さ
れたX量体前駆体の3’末端に一つのヌクレオチドを重合させることにより、前
記ハイブリッド形成されたX量体前駆体を伸長することを含む請求項9に記載の
方法。
26. The method according to claim 26, wherein the processing step comprises extending the hybridized X-mer precursor by polymerizing a nucleotide at the 3 ′ end of the hybridized X-mer precursor. The method of claim 9 comprising:
【請求項27】 ハイブリッド形成されたX量体前駆体が、ヌクレオチドポ
リメラーゼ活性を有する酵素を用いて伸長される請求項25に記載の方法。
27. The method according to claim 25, wherein the hybridized X-mer precursor is extended using an enzyme having nucleotide polymerase activity.
【請求項28】 前記ヌクレオチドが、鎖終結ヌクレオチド三リン酸である
請求項25に記載の方法。
28. The method of claim 25, wherein said nucleotide is a chain terminating nucleotide triphosphate.
【請求項29】 前記鎖終結ヌクレオチド三リン酸が、天然のジデオキシヌ
クレオチド三リン酸および質量を変更されたジデオキシヌクレオチド三リン酸か
らなる群より選択されるヌクレオチドである請求項28に記載の方法。
29. The method of claim 28, wherein said chain terminating nucleotide triphosphate is a nucleotide selected from the group consisting of naturally occurring dideoxynucleotide triphosphates and altered mass dideoxynucleotide triphosphates.
【請求項30】 前記質量を変更したジデオキシヌクレオチド三リン酸の質
量が、前記混合物において最も軽いX量体と最も重いX量体との質量差によって
定義されるものよりも大きい請求項29に記載の方法。
30. The mass of claim 29, wherein the mass of the modified dideoxynucleotide triphosphate is greater than that defined by the mass difference between the lightest X-mer and the heaviest X-mer in the mixture. the method of.
【請求項31】 質量スペクトルによる分析に先立ち、ステップ(2)の産
物を消化するステップをさらに含む請求項25に記載の方法。
31. The method of claim 25, further comprising the step of digesting the product of step (2) prior to analysis by mass spectrometry.
【請求項32】 前記ヌクレオチドが、伸長ヌクレオチド三リン酸、天然の
ジデオキシヌクレオチド三リン酸、および質量を変更されたジデオキシヌクレオ
チド三リン酸から選択されるヌクレオチドである請求項31に記載の方法。
32. The method of claim 31, wherein said nucleotide is a nucleotide selected from extended nucleotide triphosphates, naturally occurring dideoxynucleotide triphosphates, and modified dideoxynucleotide triphosphates.
【請求項33】 前記伸長ヌクレオチド三リン酸が、デオキシヌクレオチド
、5’-(α)−フォスフォチオエート類似体、5’-N-α-ホスホロアミデート類
似体、およびリボヌクレオチド類から選択されるヌクレオチドである請求項32
に記載の方法。
33. The extended nucleotide triphosphate is selected from deoxynucleotides, 5 ′-(α) -phosphothioate analogs, 5′-N-α-phosphoramidate analogs, and ribonucleotides. 33. The nucleotide of claim 32.
The method described in.
【請求項34】 前記消化のステップが、ヌクレアーゼを用いて行なわれる
請求項31に記載の方法。
34. The method of claim 31, wherein said digesting step is performed using a nuclease.
【請求項35】 前記ヌクレアーゼが、5’エキソヌクレアーゼである請求
項34に記載の方法。
35. The method of claim 34, wherein said nuclease is a 5 'exonuclease.
【請求項36】 前記5’エキソヌクレアーゼが、DNAポリメラーゼおよ
びT7遺伝子6からなる群より選択される酵素である請求項35に記載の方法。
36. The method according to claim 35, wherein the 5 ′ exonuclease is an enzyme selected from the group consisting of DNA polymerase and T7 gene 6.
【請求項37】 前記消化のステップが、化学反応によって行なわれる請求
項31に記載の方法。
37. The method of claim 31, wherein said digesting step is performed by a chemical reaction.
【請求項38】 前記プロセッシングのステップが、DNAリガーゼを用い
て隣接するX量体前駆体を連結することを含む請求項9に記載の方法。
38. The method of claim 9, wherein said processing step comprises ligating adjacent X-mer precursors using DNA ligase.
【請求項39】 前記プロセッシングのステップが、縮合剤を用いて隣接す
るX量体前駆体を連結することを含む請求項9に記載の方法。
39. The method of claim 9, wherein said processing step comprises linking adjacent X-mer precursors with a condensing agent.
【請求項40】 前記縮合剤が、カルボジイミドおよび臭化シアン誘導体か
らなる群より選択される請求項39に記載の方法。
40. The method of claim 39, wherein said condensing agent is selected from the group consisting of carbodiimides and cyanogen bromide derivatives.
【請求項41】 前記プロセッシングのステップが、化学分析を含む請求項
9に記載の方法。
41. The method of claim 9, wherein said processing step comprises a chemical analysis.
【請求項42】 (1)標的核酸配列をアレイ(配列)における多様な核酸
プローブにハイブリッド形成させるステップと、 ここで、前記アレイが、 (a)表面と、 (b)(i)前記表面に結合した切断可能なリンカーと、 (ii)3’末端および末端5’リン酸を有する核酸配列であって、前
記核酸配列の前記3’末端が前記切断可能なリンカーに結合している核酸配列と
を含む前記多様な核酸配列プローブと を含んでなり、 (2)天然および質量を変更されたX量体前駆体を含む混合物または部分混合
物をハイブリッド形成させるステップと、 ここで、前記混合物が、前記混合物中の別個のX量体前駆体の数で56を割っ
て得られる最小の混合物カバレージ複雑度または複合体混合物カバレージ複雑度
を有しており、 前記長さが各々のX量体前駆体について独立に選択され、 前記混合物中の前記X量体前駆体の各々が単一の化学種によって表わされ、 X量体前駆体が3’末端および5’末端を含み、 (3)ハイブリッド形成した前駆体/プローブ複合体を、それに結合した前記
標的核酸配列とともに形成するべく、末端5’リン酸に隣接して局在する前記ハ
イブリッド形成したX量体前駆体を、前記表面に結合プローブと連結するステッ
プと、 (4)前記複合体を前記切断可能なリンカーにおいて切断するステップと、 (5)質量分析により前記複合体を分析するステップと を含む、3’末端と5’末端とを含む標的核酸配列を分析する方法。
42. (1) hybridizing a target nucleic acid sequence to various nucleic acid probes in an array, wherein the array comprises: (a) a surface; (b) (i) a A bound cleavable linker; and (ii) a nucleic acid sequence having a 3 ′ end and a terminal 5 ′ phosphate, wherein the 3 ′ end of the nucleic acid sequence is bound to the cleavable linker. And (2) hybridizing a mixture or a sub-mixture comprising natural and altered mass Xmer precursors, wherein the mixture comprises: A minimum mixture coverage complexity or a complex mixture coverage complexity obtained by dividing 56 by the number of distinct X-mer precursors in the mixture, wherein said length is each X Wherein each of the X-mer precursors in the mixture is independently represented by a single species, wherein the X-mer precursor comprises a 3 ′ end and a 5 ′ end; )) Forming the hybridized precursor / probe complex with the target nucleic acid sequence bound thereto to form the hybridized X-mer precursor located adjacent to the terminal 5 'phosphate on the surface; 3'-end and 5'-end, comprising: linking with a binding probe; (4) cleaving the complex at the cleavable linker; and (5) analyzing the complex by mass spectrometry. A method for analyzing a target nucleic acid sequence comprising:
【請求項43】 前記混合物の前記質量数複雑度(MNC)が、前記混合物の
任意の天然の同等物の質量数複雑度よりも大きい請求項42に記載の方法。
43. The method of claim 42, wherein said mass number complexity (MNC) of said mixture is greater than the mass number complexity of any natural equivalent of said mixture.
【請求項44】 前記混合物が少なくとも128個の別個のX量体を含むと
き、前記混合物または部分混合物のセットが少なくとも約1/2の混合物カバレ
ージ複雑度を有する請求項42に記載の方法。
44. The method of claim 42, wherein said mixture or set of sub-mixtures has a mixture coverage complexity of at least about 1/2 when said mixture comprises at least 128 distinct X-mers.
【請求項45】 前記混合物が少なくとも256個の別個のX量体を含むと
き、前記混合物または部分混合物のセットが少なくとも約1/4の混合物カバレ
ージ複雑度を有する請求項42に記載の方法。
45. The method of claim 42, wherein the mixture or set of sub-mixtures has a mixture coverage complexity of at least about 1/4 when the mixture includes at least 256 distinct X-mers.
【請求項46】 前記混合物が少なくとも512個の別個のX量体を含むと
き、前記混合物または部分混合物のセットが少なくとも約1/8の混合物カバレ
ージ複雑度を有する請求項42に記載の方法。
46. The method of claim 42, wherein said mixture or set of sub-mixtures has a mixture coverage complexity of at least about 1/8 when said mixture comprises at least 512 distinct X-mers.
【請求項47】 前記混合物の組成が、既知である請求項42に記載の方法
47. The method of claim 42, wherein the composition of said mixture is known.
【請求項48】 前記混合物が、少なくとも二つの反応混合物において提供
される請求項42に記載の方法。
48. The method of claim 42, wherein said mixture is provided in at least two reaction mixtures.
【請求項49】 前記質量を変更されたX量体前駆体の少なくともいくつか
が、少なくとも一つの質量タグか、またはヌクレオシド間結合、糖バックボーン
、またはヌクレオシド塩基の少なくとも一つの化学的修飾を含む請求項42に記
載の方法。
49. At least some of said altered mass Xmer precursors comprise at least one mass tag or at least one chemical modification of an internucleoside linkage, a sugar backbone, or a nucleoside base. Item 43. The method according to Item 42.
【請求項50】 前記ハイブリッド形成したX量体前駆体が、DNAリガー
ゼを用いて前記プローブと連結される請求項42に記載の方法。
50. The method of claim 42, wherein said hybridized X-mer precursor is ligated to said probe using DNA ligase.
【請求項51】 前記ハイブリッド形成したX量体前駆体が、縮合剤を用い
て前記プローブと連結される請求項42に記載の方法。
51. The method of claim 42, wherein said hybridized X-mer precursor is linked to said probe using a condensing agent.
【請求項52】 前記縮合剤が、カルボジイミドおよび臭化シアン誘導体か
らなる群より選択される請求項51に記載の方法。
52. The method of claim 51, wherein said condensing agent is selected from the group consisting of carbodiimides and cyanogen bromide derivatives.
【請求項53】 前記切断可能なリンカーが、光切断可能なリンカーである
請求項42に記載の方法。
53. The method of claim 42, wherein said cleavable linker is a photocleavable linker.
【請求項54】 前記切断可能なリンカーが、化学的切断が可能なリンカー
である請求項42に記載の方法。
54. The method of claim 42, wherein said cleavable linker is a chemically cleavable linker.
【請求項55】 前記複合体が、MALDI−TOF質量分析法により分析
される請求項42に記載の方法。
55. The method of claim 42, wherein said complex is analyzed by MALDI-TOF mass spectrometry.
【請求項56】 a.請求項1の混合物と、 b.ヌクレオチドポリメラーゼ活性を有する酵素と、 c.天然の鎖終結三リン酸塩と質量を変更された鎖終結三リン酸塩とからなる
群より選択される多様なヌクレオチドと を含んでなる標的核酸配列の分析法を行なうためのキット。
56. a. A mixture of claim 1, b. An enzyme having nucleotide polymerase activity; c. A kit for performing a method for analyzing a target nucleic acid sequence comprising: a natural chain-terminated triphosphate and a diverse nucleotide selected from the group consisting of a chain-modified triphosphate having a changed mass.
【請求項57】 a.請求項1の混合物と、 b.DNAポリメラーゼ活性を有する酵素と、 c.天然の鎖終結三リン酸塩と質量を変更された鎖終結三リン酸塩とからなる
群より選択される多様なヌクレオチドと、 d.多様な伸長ヌクレオチド三リン酸と を含んでなる標的核酸配列の分析法を行なうためのキット。
57. a. A mixture of claim 1, b. An enzyme having DNA polymerase activity; c. Various nucleotides selected from the group consisting of natural chain-terminated triphosphates and altered-mass chain-terminated triphosphates; d. A kit for performing a method for analyzing a target nucleic acid sequence comprising: a variety of extended nucleotide triphosphates.
【請求項58】 a.請求項1の混合物と、 b.DNAポリメラーゼ活性を有する酵素と、 c.天然の鎖終結三リン酸塩と質量を変更された鎖終結三リン酸塩とからなる
群より選択される多様なヌクレオチドと、 d.ヌクレアーゼと を含んでなる標的核酸配列の分析法を行なうためのキット。
58. a. A mixture of claim 1, b. An enzyme having DNA polymerase activity; c. Various nucleotides selected from the group consisting of natural chain-terminated triphosphates and altered-mass chain-terminated triphosphates; d. A kit for performing a method for analyzing a target nucleic acid sequence comprising a nuclease.
【請求項59】 a.請求項1の混合物と、 b.DNAポリメラーゼ活性を有する酵素と、 c.天然の鎖終結三リン酸塩と質量を変更された鎖終結三リン酸塩とからなる
群より選択される多様なヌクレオチドと、 d.ヌクレアーゼと、 e.多様な伸長ヌクレオチド三リン酸と を含んでなる標的核酸配列の分析法を行なうためのキット。
59. a. A mixture of claim 1, b. An enzyme having DNA polymerase activity; c. Various nucleotides selected from the group consisting of natural chain-terminated triphosphates and altered-mass chain-terminated triphosphates; d. A nuclease; e. A kit for performing a method for analyzing a target nucleic acid sequence comprising: a variety of extended nucleotide triphosphates.
【請求項60】 a.請求項1の混合物と、 b.DNAポリメラーゼ活性を有する酵素と、 c.天然の鎖終結三リン酸塩と質量を変更された鎖終結三リン酸塩とからなる
群より選択される多様なヌクレオチドと、 d.5’エキソヌクレアーゼと、 e.多様な伸長ヌクレオチド三リン酸および5’-(α)-ホスフォチオエート類
似体と を含んでなる標的核酸配列の分析法を行なうためのキット。
60. a. A mixture of claim 1, b. An enzyme having DNA polymerase activity; c. Various nucleotides selected from the group consisting of natural chain-terminated triphosphates and altered-mass chain-terminated triphosphates; d. A 5 'exonuclease; e. A kit for performing a method of analyzing a target nucleic acid sequence comprising: a variety of extended nucleotide triphosphates and a 5 ′-(α) -phosphothioate analog.
【請求項61】 a.請求項1の混合物と、 b.DNAリガーゼと を含んでなる標的核酸配列の分析法を行なうためのキット。61. a. A mixture of claim 1, b. A kit for performing a method for analyzing a target nucleic acid sequence comprising DNA ligase. 【請求項62】 a.請求項1の混合物と、 b.DNAリガーゼと、 c.ヌクレアーゼと を含んでなる標的核酸配列の分析法を行なうためのキット。62. a. A mixture of claim 1, b. DNA ligase, c. A kit for performing a method for analyzing a target nucleic acid sequence comprising a nuclease. 【請求項63】 a.請求項1の混合物と、 b.縮合剤と を含んでなる標的核酸配列の分析法を行なうためのキット。63. a. A mixture of claim 1, b. A kit for performing a method for analyzing a target nucleic acid sequence, comprising: a condensing agent. 【請求項64】 a.請求項1の混合物と、 b.DNAリガーゼと、 c.(a)表面と、 (b)(i)前記表面に結合した切断可能なリンカーと、 (ii)3’末端および末端5’リン酸を有しており、前記核酸配列の前
記3’末端が切断可能なリンカーに結合している核酸配列と を含む多様な核酸配列プローブと を含むアレイと を含んでなる、3’末端および5’末端を有する標的核酸配列の分析法を行なう
ためのキット。
64. a. A mixture of claim 1, b. DNA ligase, c. (A) a surface; (b) (i) a cleavable linker bonded to the surface; and (ii) a 3 ′ end and a terminal 5 ′ phosphate, wherein the 3 ′ end of the nucleic acid sequence is A kit comprising: a nucleic acid sequence linked to a cleavable linker; and an array comprising various nucleic acid sequence probes comprising: and a kit comprising:
【請求項65】 a.請求項1の混合物と、 b.縮合剤と、 を含んでなる標的核酸配列の分析法を行なうためのキット。65. a. A mixture of claim 1, b. A kit for performing a method for analyzing a target nucleic acid sequence, comprising: a condensing agent; 【請求項66】 a.請求項1の混合物と、 b.縮合剤と、 c.(a)表面と、 (b)(i)前記表面に付着した切断可能なリンカーと、 (ii)3’末端および末端5’リン酸を有しており、前記核酸配列の
前記3’末端が切断可能なリンカーに結合している核酸配列と を含む多様な核酸配列プローブと を含むアレイと を含んでなる3’末端および5’末端を有する目的核酸配列の分析法を行なうた
めのキット。
66. a. A mixture of claim 1, b. A condensing agent; c. (A) a surface; (b) (i) a cleavable linker attached to the surface; and (ii) a 3 ′ end and a terminal 5 ′ phosphate, wherein the 3 ′ end of the nucleic acid sequence is An array comprising: a nucleic acid sequence linked to a cleavable linker; and an array comprising various nucleic acid sequence probes comprising: A kit for performing a method for analyzing a target nucleic acid sequence having a 3 ′ end and a 5 ′ end.
【請求項67】 前記X量体前駆体が、イオン化タグを有する請求項9、1
0、または11に記載の方法。
67. The method according to claim 9, wherein the X-mer precursor has an ionization tag.
12. The method according to 0 or 11.
【請求項68】 前記鎖終結ヌクレオチドが、イオン化タグを有する請求項
28に記載の方法。
68. The method of claim 28, wherein said chain terminating nucleotide has an ionization tag.
JP2000559258A 1998-07-09 1999-07-09 Methods and reagents for analyzing nucleotide sequences of nucleic acids Pending JP2002531053A (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US09/112,437 US6218118B1 (en) 1998-07-09 1998-07-09 Method and mixture reagents for analyzing the nucleotide sequence of nucleic acids by mass spectrometry
US09/112,437 1998-07-09
PCT/US1999/015705 WO2000003038A2 (en) 1998-07-09 1999-07-09 Method and reagents for analyzing the nucleotide sequence of nucleic acids

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002531053A true JP2002531053A (en) 2002-09-24
JP2002531053A5 JP2002531053A5 (en) 2006-08-31

Family

ID=22343899

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000559258A Pending JP2002531053A (en) 1998-07-09 1999-07-09 Methods and reagents for analyzing nucleotide sequences of nucleic acids

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6218118B1 (en)
EP (1) EP1015643B1 (en)
JP (1) JP2002531053A (en)
AT (1) ATE305054T1 (en)
DE (1) DE69927343T2 (en)
WO (1) WO2000003038A2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2005095647A1 (en) * 2004-03-31 2008-02-21 タカラバイオ株式会社 siRNA screening method

Families Citing this family (104)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7399844B2 (en) * 1998-07-09 2008-07-15 Agilent Technologies, Inc. Method and reagents for analyzing the nucleotide sequence of nucleic acids
EP1072679A3 (en) * 1999-07-20 2002-07-31 Agilent Technologies, Inc. (a Delaware corporation) Method of producing nucleic acid molecules with reduced secondary structure
CA2386791A1 (en) * 1999-10-08 2001-04-19 Protogene Laboratories, Inc. Method and apparatus for performing large numbers of reactions using array assembly
DE10015797B4 (en) * 2000-03-26 2006-02-02 Bruker Daltonik Gmbh Multiplex analysis of DNA mixtures using photolytically readable DNA chips
US6627748B1 (en) 2000-09-11 2003-09-30 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Combinatorial fluorescence energy transfer tags and their applications for multiplex genetic analyses
US20060057565A1 (en) * 2000-09-11 2006-03-16 Jingyue Ju Combinatorial fluorescence energy transfer tags and uses thereof
US9708358B2 (en) 2000-10-06 2017-07-18 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Massive parallel method for decoding DNA and RNA
EP1337541B1 (en) 2000-10-06 2007-03-07 The Trustees of Columbia University in the City of New York Massive parallel method for decoding DNA and RNA
WO2004060278A2 (en) 2002-12-06 2004-07-22 Isis Pharmaceuticals, Inc. Methods for rapid identification of pathogens in humans and animals
US20040121309A1 (en) 2002-12-06 2004-06-24 Ecker David J. Methods for rapid detection and identification of bioagents in blood, bodily fluids, and bodily tissues
US7666588B2 (en) * 2001-03-02 2010-02-23 Ibis Biosciences, Inc. Methods for rapid forensic analysis of mitochondrial DNA and characterization of mitochondrial DNA heteroplasmy
US20040121314A1 (en) * 2002-12-06 2004-06-24 Ecker David J. Methods for rapid detection and identification of bioagents in containers
US7718354B2 (en) 2001-03-02 2010-05-18 Ibis Biosciences, Inc. Methods for rapid identification of pathogens in humans and animals
US20030027135A1 (en) * 2001-03-02 2003-02-06 Ecker David J. Method for rapid detection and identification of bioagents
US7226739B2 (en) 2001-03-02 2007-06-05 Isis Pharmaceuticals, Inc Methods for rapid detection and identification of bioagents in epidemiological and forensic investigations
US20030027140A1 (en) * 2001-03-30 2003-02-06 Jingyue Ju High-fidelity DNA sequencing using solid phase capturable dideoxynucleotides and mass spectrometry
WO2002090599A1 (en) 2001-05-09 2002-11-14 Genetic Id, Inc. Universal microarray system
US7217510B2 (en) 2001-06-26 2007-05-15 Isis Pharmaceuticals, Inc. Methods for providing bacterial bioagent characterizing information
US8073627B2 (en) 2001-06-26 2011-12-06 Ibis Biosciences, Inc. System for indentification of pathogens
GB0129012D0 (en) 2001-12-04 2002-01-23 Solexa Ltd Labelled nucleotides
US7057026B2 (en) * 2001-12-04 2006-06-06 Solexa Limited Labelled nucleotides
BR0200690A (en) * 2002-03-04 2004-03-23 Embrapa Pesquisa Agropecuaria Method for detection of source proteins in complex mixtures
US7074597B2 (en) * 2002-07-12 2006-07-11 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Multiplex genotyping using solid phase capturable dideoxynucleotides and mass spectrometry
US7414116B2 (en) 2002-08-23 2008-08-19 Illumina Cambridge Limited Labelled nucleotides
US11008359B2 (en) 2002-08-23 2021-05-18 Illumina Cambridge Limited Labelled nucleotides
EP2607369B1 (en) 2002-08-23 2015-09-23 Illumina Cambridge Limited Modified nucleotides for polynucleotide sequencing
WO2004055160A2 (en) * 2002-12-13 2004-07-01 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Biomolecular coupling methods using 1,3-dipolar cycloaddition chemistry
US20040115655A1 (en) * 2002-12-16 2004-06-17 Ilsley Diane D. Method for analyzing the nucleotide sequence of nucleic acids
US20040241732A1 (en) * 2003-04-11 2004-12-02 Chu-An Chang Method of generating long nucleic acid molecules of defined sequence
US8046171B2 (en) * 2003-04-18 2011-10-25 Ibis Biosciences, Inc. Methods and apparatus for genetic evaluation
US8057993B2 (en) 2003-04-26 2011-11-15 Ibis Biosciences, Inc. Methods for identification of coronaviruses
US7964343B2 (en) * 2003-05-13 2011-06-21 Ibis Biosciences, Inc. Method for rapid purification of nucleic acids for subsequent analysis by mass spectrometry by solution capture
US8158354B2 (en) 2003-05-13 2012-04-17 Ibis Biosciences, Inc. Methods for rapid purification of nucleic acids for subsequent analysis by mass spectrometry by solution capture
US20040248104A1 (en) * 2003-06-05 2004-12-09 Zohar Yakhini Methods and reagents for profiling quantities of nucleic acids
US20120122102A1 (en) * 2003-09-11 2012-05-17 Rangarajan Sampath Compositions for use in identification of bacteria
US20080138808A1 (en) * 2003-09-11 2008-06-12 Hall Thomas A Methods for identification of sepsis-causing bacteria
US20080146455A1 (en) * 2003-09-11 2008-06-19 Hall Thomas A Methods for identification of sepsis-causing bacteria
US8546082B2 (en) 2003-09-11 2013-10-01 Ibis Biosciences, Inc. Methods for identification of sepsis-causing bacteria
US20100129811A1 (en) * 2003-09-11 2010-05-27 Ibis Biosciences, Inc. Compositions for use in identification of pseudomonas aeruginosa
US20100035239A1 (en) * 2003-09-11 2010-02-11 Isis Pharmaceuticals, Inc. Compositions for use in identification of bacteria
US20060240412A1 (en) * 2003-09-11 2006-10-26 Hall Thomas A Compositions for use in identification of adenoviruses
US8097416B2 (en) 2003-09-11 2012-01-17 Ibis Biosciences, Inc. Methods for identification of sepsis-causing bacteria
US8163895B2 (en) 2003-12-05 2012-04-24 Ibis Biosciences, Inc. Compositions for use in identification of orthopoxviruses
US7666592B2 (en) * 2004-02-18 2010-02-23 Ibis Biosciences, Inc. Methods for concurrent identification and quantification of an unknown bioagent
WO2005084367A2 (en) * 2004-03-03 2005-09-15 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Photocleavable fluorescent nucleotides for dna sequencing on chip constructed by site-specific coupling chemistry
US8119336B2 (en) * 2004-03-03 2012-02-21 Ibis Biosciences, Inc. Compositions for use in identification of alphaviruses
WO2006073436A2 (en) * 2004-04-29 2006-07-13 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Mass tag pcr for multiplex diagnostics
JP4810533B2 (en) 2004-05-24 2011-11-09 アイビス バイオサイエンシズ インコーポレイティッド Mass spectrometry using selective ion filtration by digital thresholding.
US20050266411A1 (en) * 2004-05-25 2005-12-01 Hofstadler Steven A Methods for rapid forensic analysis of mitochondrial DNA
US7811753B2 (en) 2004-07-14 2010-10-12 Ibis Biosciences, Inc. Methods for repairing degraded DNA
US8182992B2 (en) 2005-03-03 2012-05-22 Ibis Biosciences, Inc. Compositions for use in identification of adventitious viruses
US8084207B2 (en) * 2005-03-03 2011-12-27 Ibis Bioscience, Inc. Compositions for use in identification of papillomavirus
WO2007002204A2 (en) * 2005-06-21 2007-01-04 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Pyrosequencing methods and related compostions
CA2616281C (en) * 2005-07-21 2014-04-22 Isis Pharmaceuticals, Inc. Methods for rapid identification and quantitation of mitochondrial dna variants
GB0517097D0 (en) 2005-08-19 2005-09-28 Solexa Ltd Modified nucleosides and nucleotides and uses thereof
CA2630544A1 (en) * 2005-11-21 2007-05-31 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Multiplex digital immuno-sensing using a library of photocleavable mass tags
WO2007127992A2 (en) * 2006-04-28 2007-11-08 Igor Kutyavin Use of base-modified deoxynucleoside triphosphates
EP2064332B1 (en) * 2006-09-14 2012-07-18 Ibis Biosciences, Inc. Targeted whole genome amplification method for identification of pathogens
US8399188B2 (en) 2006-09-28 2013-03-19 Illumina, Inc. Compositions and methods for nucleotide sequencing
GB2457402B (en) 2006-12-01 2011-10-19 Univ Columbia Four-color DNA sequencing by synthesis using cleavable fluorescent nucleotide reversible terminators
JP5680304B2 (en) * 2007-02-23 2015-03-04 アイビス バイオサイエンシズ インコーポレイティッド Rapid forensic DNA analysis
US20100204266A1 (en) * 2007-03-23 2010-08-12 Ibis Biosciences, INC Compositions for use in identification of mixed populations of bioagents
US9598724B2 (en) 2007-06-01 2017-03-21 Ibis Biosciences, Inc. Methods and compositions for multiple displacement amplification of nucleic acids
JP5486501B2 (en) 2007-10-09 2014-05-07 イゴール バシリー クートヤビン, Methods, compositions and kits for improved detection of small RNA molecules
EP2725107B1 (en) 2007-10-19 2018-08-29 The Trustees of Columbia University in the City of New York DNA sequencing with non-fluorescent nucleotide reversible terminators and cleavable label modified ddNTPs and nucleic acid comprising inosine with reversible terminators
EP2940029B1 (en) 2007-10-19 2023-11-29 The Trustees of Columbia University in the City of New York Design and synthesis of cleavable fluorescent nucleotides as reversible terminators for dna sequencing by synthesis
WO2009151982A1 (en) * 2008-05-30 2009-12-17 Ibis Biosciences, Inc. Compositions for use in identification of francisella
US8534447B2 (en) 2008-09-16 2013-09-17 Ibis Biosciences, Inc. Microplate handling systems and related computer program products and methods
US8550694B2 (en) 2008-09-16 2013-10-08 Ibis Biosciences, Inc. Mixing cartridges, mixing stations, and related kits, systems, and methods
WO2010033627A2 (en) 2008-09-16 2010-03-25 Ibis Biosciences, Inc. Sample processing units, systems, and related methods
WO2010093943A1 (en) * 2009-02-12 2010-08-19 Ibis Biosciences, Inc. Ionization probe assemblies
WO2011008971A1 (en) * 2009-07-17 2011-01-20 Ibis Biosciences, Inc. Lift and mount apparatus
EP2454000A4 (en) 2009-07-17 2016-08-10 Ibis Biosciences Inc Systems for bioagent identification
WO2011041695A1 (en) * 2009-10-02 2011-04-07 Ibis Biosciences, Inc. Determination of methylation status of polynucleotides
EP2488656B1 (en) * 2009-10-15 2015-06-03 Ibis Biosciences, Inc. Multiple displacement amplification
US9624539B2 (en) 2011-05-23 2017-04-18 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York DNA sequencing by synthesis using Raman and infrared spectroscopy detection
US20140234903A1 (en) 2011-09-05 2014-08-21 Eth Zurich Biosynthetic gene cluster for the production of peptide/protein analogues
WO2014139596A1 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Illumina Cambridge Limited Modified nucleosides or nucleotides
US10648026B2 (en) 2013-03-15 2020-05-12 The Trustees Of Columbia University In The City Of New York Raman cluster tagged molecules for biological imaging
KR102122632B1 (en) 2013-08-05 2020-06-16 트위스트 바이오사이언스 코포레이션 De novo synthesized gene libraries
CA3253836A1 (en) 2015-02-04 2025-12-01 Twist Bioscience Corporation Compositions and methods for synthetic gene assembly
US10669304B2 (en) 2015-02-04 2020-06-02 Twist Bioscience Corporation Methods and devices for de novo oligonucleic acid assembly
US9981239B2 (en) 2015-04-21 2018-05-29 Twist Bioscience Corporation Devices and methods for oligonucleic acid library synthesis
KR20180050411A (en) 2015-09-18 2018-05-14 트위스트 바이오사이언스 코포레이션 Oligonucleotide mutant library and its synthesis
KR102794025B1 (en) 2015-09-22 2025-04-09 트위스트 바이오사이언스 코포레이션 Flexible substrates for nucleic acid synthesis
CN115920796A (en) 2015-12-01 2023-04-07 特韦斯特生物科学公司 Functionalized surfaces and their preparation
EP3500672A4 (en) 2016-08-22 2020-05-20 Twist Bioscience Corporation De novo synthesized nucleic acid libraries
KR102217487B1 (en) 2016-09-21 2021-02-23 트위스트 바이오사이언스 코포레이션 Nucleic acid-based data storage
KR102514213B1 (en) 2016-12-16 2023-03-27 트위스트 바이오사이언스 코포레이션 Immune synaptic variant library and its synthesis
EP4556433A3 (en) 2017-02-22 2025-08-06 Twist Bioscience Corporation Nucleic acid based data storage
AU2018234629A1 (en) 2017-03-15 2019-10-17 Twist Bioscience Corporation Variant libraries of the immunological synapse and synthesis thereof
SG11201912057RA (en) 2017-06-12 2020-01-30 Twist Bioscience Corp Methods for seamless nucleic acid assembly
WO2018231864A1 (en) 2017-06-12 2018-12-20 Twist Bioscience Corporation Methods for seamless nucleic acid assembly
GB2581620A (en) 2017-09-11 2020-08-26 Twist Bioscience Corp GPCR binding proteins and synthesis thereof
KR102889470B1 (en) 2017-10-20 2025-11-21 트위스트 바이오사이언스 코포레이션 Heated nanowells for polynucleotide synthesis
CN112041438B (en) 2018-01-04 2025-05-23 特韦斯特生物科学公司 DNA-based digital information storage
CN112639130B (en) 2018-05-18 2024-08-09 特韦斯特生物科学公司 Polynucleotides, reagents and methods for nucleic acid hybridization
CN119708086A (en) 2018-12-26 2025-03-28 特韦斯特生物科学公司 Highly accurate de novo polynucleotide synthesis
KR20210144698A (en) 2019-02-26 2021-11-30 트위스트 바이오사이언스 코포레이션 Variant Nucleic Acid Libraries for Antibody Optimization
SG11202109322TA (en) 2019-02-26 2021-09-29 Twist Bioscience Corp Variant nucleic acid libraries for glp1 receptor
CA3144644A1 (en) 2019-06-21 2020-12-24 Twist Bioscience Corporation Barcode-based nucleic acid sequence assembly
US12091777B2 (en) 2019-09-23 2024-09-17 Twist Bioscience Corporation Variant nucleic acid libraries for CRTH2
US12173282B2 (en) 2019-09-23 2024-12-24 Twist Bioscience, Inc. Antibodies that bind CD3 epsilon
CN112816533A (en) * 2020-12-31 2021-05-18 商丘师范学院 Beta-amyloid oligomer sensor with copper nanocluster as electrochemical signal probe

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59131909A (en) 1983-01-19 1984-07-28 Nec Corp Optical recording head
US5242794A (en) 1984-12-13 1993-09-07 Applied Biosystems, Inc. Detection of specific sequences in nucleic acids
US4883750A (en) 1984-12-13 1989-11-28 Applied Biosystems, Inc. Detection of specific sequences in nucleic acids
US5202231A (en) 1987-04-01 1993-04-13 Drmanac Radoje T Method of sequencing of genomes by hybridization of oligonucleotide probes
US5525464A (en) 1987-04-01 1996-06-11 Hyseq, Inc. Method of sequencing by hybridization of oligonucleotide probes
US4988617A (en) 1988-03-25 1991-01-29 California Institute Of Technology Method of detecting a nucleotide change in nucleic acids
US5288644A (en) 1990-04-04 1994-02-22 The Rockefeller University Instrument and method for the sequencing of genome
US5494810A (en) 1990-05-03 1996-02-27 Cornell Research Foundation, Inc. Thermostable ligase-mediated DNA amplifications system for the detection of genetic disease
US6004744A (en) 1991-03-05 1999-12-21 Molecular Tool, Inc. Method for determining nucleotide identity through extension of immobilized primer
US5403709A (en) 1992-10-06 1995-04-04 Hybridon, Inc. Method for sequencing synthetic oligonucleotides containing non-phosphodiester internucleotide linkages
ATE267877T1 (en) 1993-01-07 2004-06-15 Sequenom Inc DNA SEQUENCING THROUGH MASS SPECTRONOMY
US5605798A (en) 1993-01-07 1997-02-25 Sequenom, Inc. DNA diagnostic based on mass spectrometry
DE69430909T2 (en) 1993-03-19 2003-02-27 Sequenom, Inc. DNA SEQUENCE DETERMINATION BY MASS SPECTROMETRY ON THE WAY OF DEGRADATION WITH EXONUCLEASE
GB9315847D0 (en) 1993-07-30 1993-09-15 Isis Innovation Tag reagent and assay method
US5942391A (en) * 1994-06-22 1999-08-24 Mount Sinai School Of Medicine Nucleic acid amplification method: ramification-extension amplification method (RAM)
GB9504598D0 (en) 1995-03-03 1995-04-26 Imp Cancer Res Tech Method of nucleic acid analysis
US5869242A (en) * 1995-09-18 1999-02-09 Myriad Genetics, Inc. Mass spectrometry to assess DNA sequence polymorphisms
WO1997037041A2 (en) 1996-03-18 1997-10-09 Sequenom, Inc. Dna sequencing by mass spectrometry
WO1997035033A1 (en) 1996-03-19 1997-09-25 Molecular Tool, Inc. Method for determining the nucleotide sequence of a polynucleotide
WO1998003684A1 (en) 1996-07-19 1998-01-29 Hybridon, Inc. Method for sequencing nucleic acids using matrix-assisted laser desorption ionization time-of-flight mass spectrometry
US5885775A (en) * 1996-10-04 1999-03-23 Perseptive Biosystems, Inc. Methods for determining sequences information in polynucleotides using mass spectrometry
US20030129589A1 (en) 1996-11-06 2003-07-10 Hubert Koster Dna diagnostics based on mass spectrometry

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPWO2005095647A1 (en) * 2004-03-31 2008-02-21 タカラバイオ株式会社 siRNA screening method

Also Published As

Publication number Publication date
ATE305054T1 (en) 2005-10-15
WO2000003038A2 (en) 2000-01-20
EP1015643B1 (en) 2005-09-21
DE69927343T2 (en) 2006-06-22
US6218118B1 (en) 2001-04-17
DE69927343D1 (en) 2005-10-27
EP1015643A2 (en) 2000-07-05
WO2000003038A3 (en) 2000-03-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2002531053A (en) Methods and reagents for analyzing nucleotide sequences of nucleic acids
EP1251136B1 (en) Method and reagents for analyzing the nucleotide sequence of nucleic acids
EP3814494B1 (en) High throughput assembly of nucleic acid molecules
EP1288313B1 (en) System and method for assaying nucleic acid molecules
US6361940B1 (en) Compositions and methods for enhancing hybridization and priming specificity
US11926871B2 (en) Synthesizing barcoding sequences utilizing phase-shift blocks and uses thereof
WO2001096607A2 (en) Use of nucleotide analogs in the analysis of oligonucleotide mixtures and in highly multiplexed nucleic acid sequencing
AU5544696A (en) Solid phase sequencing of biopolymers
CN105579592B (en) DNA linker molecules for preparing DNA libraries and methods and uses for their production
EP1117838B1 (en) A method for analyzing polynucleotides
KR20200084866A (en) New method for synthesizing polynucleotides using various libraries of oligonucleotides
EP1624059A2 (en) Method of producing nucleic acid molecules with reduced secondary structure
KR20240024835A (en) Methods and compositions for bead-based combinatorial indexing of nucleic acids
WO2004067764A2 (en) Nucleic acid sequencing using nicking agents
AU758454B2 (en) Solid phase sequencing of biopolymers
CN115279918A (en) Novel nucleic acid template structure for sequencing
US20040248104A1 (en) Methods and reagents for profiling quantities of nucleic acids
US20240409994A1 (en) Methods of sequencing dna using flow cells containing multiple surfaces
WO2008127901A1 (en) Region-specific hyperbranched amplification
CN120400136A (en) Template switching oligonucleotides, kits and applications thereof
EP4499821A1 (en) Asymmetric assembly of polynucleotides
EP2373817A2 (en) Methods and compositions for hybridizing nucleic acids
WO2001004355A1 (en) A method for sequencing long-length dna

Legal Events

Date Code Title Description
A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20060626

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060626

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090717

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20091211